内容正文:
浙教版九上科学第二章 能的转化与能量守恒
2.2物体的内能
【学习目标】
1、认识内能:了解内能是物体内所有分子热运动动能和分子势能的总和,知道一切物体都具有内能,内能大小与温度、质量、状态等因素有关,温度越高,内能越大。
2、掌握改变内能的方式:知道做功和热传递都能改变物体的内能,理解两者在改变内能上是等效的;能区分温度、热量和内能,知道热量的单位是焦耳(J),能判断生活实例中内能的变化。
3、理解比热容与热量计算:了解比热容是物质的一种特性,知道水的比热容较大,能利用 Q=cmΔt 进行简单计算,能解释沿海地区昼夜温差小、汽车用水冷却等生活现象。
4、培养探究与应用能力:通过实验探究不同物质的吸热能力,初步学会控制变量法,能运用内能知识解释摩擦生热、压缩空气升温、热机工作等现象,养成安全操作与节能环保意识。
思维导图
知识讲练
一、内能
1、分子热运动:构成物质的分子永不停息地做无规则运动叫做热运动,温度越高,分子无规则热运动越 。
2、分子动能:分子无规则热运动具有的能,温度越高,分子动能越 。
运动着的子弹具有动能 运动着的分子也具有动能
3、分子势能:分子间相互作用力产生的能。
形变的弹簧具有势能 相互作用的分子具有势能
3、内能的概念:物体内部所有分子热运动的 与 的总和,也称 。单位:焦耳,简称焦,用字母 J 表示。
4、内能的特点:无论是 物体,还是 物体, 物体都具有内能。
炽热的钢水具有内能 寒冷冰雪也具有内能
5、内能的影响因素: 、 、 。
(1)其他条件相同时,物体质量越大,内能越大。
(2)同一物体,温度越高,内能越大。
(3)物体的状态发生变化时,内能也发生变化。 比如:冰熔化成水时,吸收热量,内能变大。
6、内能和机械能的区别
(1)定义不同:内能是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和;机械能是物体的动能和势能(包括重力势能、弹性势能)的总和。
(2)决定因素不同:内能与物体的 等因素有关;机械能与物体的 等机械运动状态有关。
(3)存在形式不同:内能是物体的固有能量,任何物体在任何情况下都具有内能(内能
为零);机械能 为零(如静止在水平地面的物体,动能和势能都为零,
机械能为零)。
(4)能量性质不同:内能是 层面的能量;机械能是 机械运动的能量。
1、试解释:无论是高温物体还是低温物体,都具有内能。
2、为什么说内能是不同于机械能的一种形式的能?
二、物体内能的改变
1、热传递可以改变物体的内能。
烤火取暖 烧开水 阳光下晾晒棉被
方向
物体内能
实质
注意点
热
传
递
(Q)
低温物体
热量
Q>0
内能
能量的
条件
有
高温物体
热量
Q<0
内能
方向
从 物体向 物体或从同一物体的高温部分向低温部分
结束标志
2、 做功可以改变物体的内能
摩擦做功 压缩气体做功 钻木取火 气体对外做功
方向
物体内能
实质
实例
做功(W)
外界对物体做功
W>0
内能
能量
的
摩擦、敲打、锻打、弯折、压缩气体等
物体对外界做功
W<0
内能
气体膨胀、气体推动活塞或顶开瓶盖
3、做功和热传递改变内能的区别:由于它们改变内能上产生的效果相同,所以说做功和热传递改变物体内能上是 的。但做功和热传递改变内能的 不同,前者能的形式发生了 ,后者能的形式 。
三、温度,热量与内能概念的辨析
1. 热量是指在热传递过程中,传递能量的 。单位:焦耳(J)。
2. 热量与内能、温度的区别
△温度:表示物体的 。
温度升高 内能 增加
吸热。如:钻木取火,摩擦生热。
△热量:是一个过程。
吸收热量 升温。如:晶体熔化,水沸腾。
内能 增加。如:吸收的热量全都对外做功,内能可能不变。
△内能:是一个状态量
内能增加 升温。如:晶体熔化,水沸腾。
吸热。如:钻木取火,摩擦生热
四、比热容
(1)定义: 。
(2)公式:
符号:c表示比热容;单位:J/(kg·℃),读作“ ”。
(3)物理意义:表示 。在质量和升高温度相同时,比热容大的物质吸收热量 ,比热容小的物质吸收热量 ,
(4)比热容是物质的一种特性,大小与 有关,与
等无关。
(5)水的比热容为 表示: 。
(6)水的比热容特点与应用
一定量的水温度升高(或降低)一定温度所吸收 (或放出)的热量 ,根据这一特点,我们用水作为降温物质或用来 ;用来降温时,让水吸收并带走更多的热量;用来取暖时,让水放出更多的热量;由于水的比热容 ,吸收 (或放出)相同热量时,温度升高(或降低)得小,因此沿海地区昼夜温差 。
一些物质的比热容
注意:比热容这个物理量与密度一样,反映的是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热容 ,即使是同种物质,物态不同,比热容也不同,所以它也可以用于鉴别物质种类。
五、热量的计算
1、物体温度升高, 热量Q吸=
2、物体温度降低, 热量Q放=
①若用△t表示物体变化的温度(升高或降低的温度),那么,物体温度变化和吸放热关系可以统一写为 :Q=
②应用热量的计算公式解题时,公式中各物理量的单位要统一,即比热容的单位J/(kg℃ ),质量的单位是 ,温度的单位是 ,热量的单位是 .
③注意:计算时看清题目中的温度“升高”,“升高 了”,“升高到”,“降低”,“降低了”,“降低到”等词语。
3、物体吸收或放出热量的多少由 、 、 这三个量的乘积共同决定的,跟物体 无关。
4、热平衡方程:两个温度不同的物质放在一起,不计热量损失; Q吸 Q放
【例题1】一块质量为5千克、温度为10℃的铁块加热到200℃,铁块吸收了多少热量?
【例题2】质量为2千克的砂石和水,它们都吸收了7.36×104焦的热量,升高的温度各是多少?
六、比热容的探究实验
★比较不同物质吸热的情况。
(1)实验器材:温度计、钟表、天平、酒精灯(或电加热棒)、铁架台、烧杯
加热热源一样→加热时间的长短表示
加热时间相同→Q
加热时间越长→Q
相同的酒精灯
相同的加热器
相同的太阳
……
(2)实验方法: ;
(3)实验过程:
①Q、m相等,比较△t,△t越大,c越
②△t、m相等,比较Q,Q越大,c越
七、比热容图像问题
(1)原理:
(2)求值:根据图象上的点计算物理量的确定值。
(3)比较大小:看清横纵坐标的物理量及题目中的控制变量;作辅助线控制变量,比较比热容大小。
①控制Q相同,Q、m相等,△t越大,c越小
②控制△t相同,△t、m相等,Q越大,c越大
③靠近Q轴(或时间t轴)的c更大
燃料燃烧是物质剧烈氧化的过程,从能量转化的角度来看,燃料燃烧释放热量的过程,就是将贮存在燃料中的 转化为 的过程。
八、热值
1、概念:1kg某种燃料 放出的 ,叫做这种燃料的热值,用 来表示。于气体燃料而言,热值的定义是 1m3的某种燃料完全燃烧时放出的热量。
2、公式: (Q为燃烧放出的热量)。 气体燃料有 (V为气体体积)。
公式变形:m=
3、 单位:固体燃料的热值的单位是 (J/kg)、气体燃料的热值的单位是
(J/m3)。
4、物理意义:热值表示 的本领。
如煤气的热值3.9×107J/m3,表示为: 。
焦炭的热值3.0×107J/kg,表示为: 。
5、热值反映的是不同燃料在燃烧过程中, 本领的大小。燃料的热值只与 有关,是物质的一种 ,与燃料的形态、质量、体积以及是否完全燃烧 。
6、常见燃料的热值
【概念辨析】
热值越大的燃料,燃烧放出的热量越多( )
热值越大的燃料,完全燃烧放出的热量越多( )
质量相同的燃料,热值大的,燃烧放出的热量多( )
5、火箭常用液态氢做燃料,是因为:① ;② 。
九、燃料的利用率:
1、定义: 的那部分热量,与 之比,叫做燃料的利用率。
2、计算公式:η= = (炉子效率或燃料利用率)
2、提高热量利用率的途径:
① ;
② .
【例题】用燃气灶烧水,燃烧0.5千克的煤气,能使50千克的水从20℃升高到70℃(不计热散失)。已知水的比热容为4.2×103焦/(千克·℃),煤气的热值为4.2×107焦/千克。求:
(1)0.5千克煤气完全燃烧放出的热量。
(2)水吸收的热量。
(3)燃气灶烧水的效率。
十、化学反应中的能量变化
化学反应在生成新物质的同时,还伴随着 的变化,一般表现为 的变化。像燃烧这样的化学反应在反应过程中能 热量,而有些化学反应则需要 热量。
1、 如图①,将一段镁条(Mg)放入试管中,加入少量稀盐酸(稀HCl),用手触摸试管外壁。
现象: 。
2. 用研钵将约 20 克氢氧化钡[Ba(OH)2]晶体磨成粉末,倒入一小烧杯中。在一玻璃片上洒上少量水,并将小烧杯放在玻璃片上。再向小烧杯中加入约10 克氯化铵(NH4Cl) 晶体,用玻璃棒迅速搅拌后静止片刻,提起小烧杯,如图②所示。你看到的现象是
。
实验内容
反应后容器温度变化情况
Mg与HCl反应
Ba(OH)2与NH4Cl反应
典例分析
例1:(2026九上•杭州期中)关于物体的内能,下列说法中正确的是( )
A. 温度相等的1kg水和100g水的内能相同
B. 物体的内能增加,一定要从外界吸收热量
C. 温度为0℃的物体没有内能
D. 在相同物态下,同一物体温度降低,它的内能会减少
例2:(2026九上•绍兴期末)如图所示的情形中,通过做功改变内能的是( )
A.冰激凌含在嘴里熔化时 B.钻木取火时
C.晒太阳取暖时 D.围炉煮茶时
例3:(2026中考•绍兴模拟)如图为小科制作的水火箭,用打气筒往瓶里打足气,打开阀门后,瓶内的水从尾部的金属管向下喷出,水火箭飞向空中,下列分析正确的是( )
A. 往瓶里打气时,水火箭瓶内气体内能增大
B. 往瓶里打气时,水火箭瓶内气体温度下降
C. 向下喷水时,水火箭瓶内气体内能保持不变
D. 整个过程中,水火箭瓶内气体的内能是通过热传递改变的
例4:(2026九上•杭州期末)如图所示,取一个连接注射器的吸滤瓶,在吸滤瓶内装入少量的水,并滴入几滴液体,盖上活塞。为使活塞更容易被弹出,关于所选液体的沸点及对活
塞的操作,正确的是( )
A、 沸点低,快速下压 B、沸点高,快速下压
C、沸点低,缓慢下压 D、沸点高,缓慢下压
例5:(2026九下•金华开学考)关于温度、热量、内能、比热容,以下说法正确的是( )
A.一块0℃的冰没有内能,它的分子不会运动
B.一个物体吸收了热量,它的温度一定会升高
C.一个物体温度升高了,它的内能一定增加
D.物体的质量越大,温度越高,它的比热容就越大
例6:(2026九上杭州期中)根据表中的数据是一些物质的比热容/[J/(kg·℃)],判断下列说法正确的是( )
水
铝
煤油、冰
干泥土
砂石
铜
A.不同物质的比热容不可能相同
B.在阳光照射下,干泥土比湿泥土升温慢
C.因为水的比热容较大,所以沿海地区比内陆地区昼夜温差大
D.质量相等的铝块和铜块升高相同的温度,铝块吸收的热量多
例7:(2026九上•杭州期中)将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中(如图甲所示),通过___________方式改变牛奶的内能。图乙是250g牛奶与热水的温度随时间变化的图像,其中曲线___________表示热水的温度随时间变化,则牛奶在加热过程中吸收的热量为___________焦耳。[c牛奶=2.5×103J(kg·℃)]
例8:(2026九上•杭州月考)在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中,实验装置如图所示,使用规格相同的电加热器加热。
加热时间/min
0
1
2
3
4
甲的温度/℃
30
34
38
42
46
乙的温度/℃
10
18
26
34
42
(1) 实验应量取___________(填“质量”或“体积”)相同的甲、乙两种液体;
(2)分析上表数据,要在甲、乙两种液体中选择一种液体做冷却液,你认为选择___________(填“甲”或“乙”)液体较为合理;
(3)小益将甲、乙两种液体换成质量、初温都相同的水和食用油,用相同的酒精灯加热至沸腾。她根据“加热食用油到沸腾需要的时间长”,得出食用油的比热容比水的大的结论。她的结论是___________(选填“正确”或“错误”),原因是___________。
例9:(2026中考•杭州二模)长征十号(载人登月主力)于2026年2月成功完成低空演示验证+梦舟飞船逃逸试验,验证了海上网系回收关键技术,为后续可复用载人火箭奠定基础。长征系列火箭使用液态氢作燃料,主要是由于该燃料( )
A.比热容大 B.热值大 C.所含热量多 D.内能大
例10:下列变化过程中,会吸收热量的是 ( )
A.氢氧化钡晶体与氯化铵晶体发生反应 B.生石灰溶于水
C.木炭燃烧 D.金属镁与稀盐酸反应
例11:(2026九上•金华月考)为了比较两种燃料的热值,小金采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验,烧杯内水的初温和质量相同,实验中忽略热量损失。
(1)实验时若温度计的玻璃泡碰到杯底,则测量的温度值___________(“偏大”、“偏小”或“不变”);
(2)实验中燃烧相同质量的燃料,根据___________来比较放出热量的多少;
(3)小金选用了燃料a和燃料b进行实验,当燃料燃尽后,小金根据各个时刻烧杯中的水温,绘制了如图乙所示的图像,则可初步判断燃料___________的热值大;
(4)另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验,并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水,在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙所示,根据丙图像,燃料1和燃料2的热值之比为___________。
例12:(2026九上•杭州期中)新能源油电混合动力汽车工作模式为:纯电模式行驶时,内燃机不工作,由蓄电池提供能量;混动模式行驶时,内燃机工作,既可以给汽车行驶提供能量,还可以给蓄电池充电。若汽车以混动模式在平直公路上匀速行驶100km消耗12L的燃料。已知燃料的密度ρ=0.75×103kg/m3,请计算:
(1)若燃料的热值为4.6×107J/kg,则燃料完全燃烧12L放出多少热量?
(2)若燃料完全燃烧放出的热量用来给水箱中的防冻液加热,加热效率为50%,使防冻液温度从20℃升高到70℃,求防冻液的质量?【防冻液的比热容为4×103J/(kg•℃)】
课后巩固
1、(2026九上•宁波期末)宁波汤圆是浙江经典传统小吃,煮汤圆、品汤圆的过程中蕴含丰富的科学知识,下列说法合理的是( )
A.煮汤圆时锅口冒出的“白气”是水汽化形成的
B.对着滚烫的汤圆吹气降温,是通过做功的方式改变内能
C.温热的汤圆有内能,冰冻的汤圆没有内能
D.远远就能闻到汤圆的香甜味,说明分子在不停地做无规则运动
2、(2026中考•绍兴二模)下列四种生活或实验情境中,改变物体内能的方式与其他三种不同的是( )
A. 冬天,双手相互摩擦,手掌很快变暖和
B. 内燃机压缩冲程,气缸内气体温度升高
C. 将冷的铁块放入开水中,铁块温度迅速升高
D. 陨石高速坠入大气层,与空气摩擦而发光发热
3、(2026九上•杭州期中)如图所示,用充气的气球模拟“喷气火箭”,松开手指后,球内气体向后喷出,气球向前运动。此过程中( )
A.气球的弹性势能增大 B.球内气体内能减小
C.喷出的气体热运动加剧 D.外界对气球内气体做功
4、(2026中考•杭州二模)西湖龙井以“色绿、香郁、味醇、形美”四绝闻名。小科发现喝茶过程中蕴含着丰富的科学知识,下列说法合理的是( )
A.杯口冒出的“白气”是水汽化形成的
B.向杯口不断吹气是通过做功来降温
C.热茶有内能,冷的茶就不具有内能
D.茶香扑鼻是因为分子在不停地做无规则运动
5、(2026中考•台州二模)一杯咖啡的制作要经过生豆翻炒、石磨研磨、加水煮沸的过程。下列说法正确的是( )
A.咖啡豆研磨成粉,体积和质量均变大
B.咖啡沸腾过程中,液体温度持续升高
C.咖啡粉加水煮沸是通过做功的方式改变内能
D.空气中有咖啡香味是因为分子做无规则运动
6、(2026中考•杭州一模)如图所示是小科自制的“等离子炮”,将液态丁烷充入瓶内与空气混合,点燃后,高温高压气体急速喷出,纸杯倒塌,此时气体内能( )
A.增加 B.不变 C.减少 D.无法确定
7、(2026九上•台州期末)下列情境中,改变物体内能的方式与“蒸”“烤”相同的是( )
A.钻木取火 B.酒精灯加热
C.压缩空气 D.弹出瓶塞
8、(2026九上•温州期中)小明进行如图实验,将小球从斜面A点自由滚下,发现最终到达斜面B点,且B点的高度h小于A点的高度H。对于这一过程,下列推测正确的是( )
A.小球的机械能减小,内能减少 B.小球的机械能减小,内能增大
C.小球的机械能增大,内能减少 D.小球的机械能增大,内能增大
9、 (2026九上•杭州月考)干冰(固态二氧化碳)清洗技术如今被广泛应用于精密仪器的清洁。起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体,液化后输入爆破筒内。如图所示,爆破时电加热管发热,使筒内的液态CO2迅速汽化,高速喷射到仪器表面,将污垢剥离。以下说法正确
的是( )
A、 加压时,二氧化碳内能增大,温度降低
B、加压时,二氧化碳内能减小,温度升高
C、二氧化碳气体高速喷出时,内能增大,温度升高
D、二氧化碳气体高速喷出时,内能减小,温度降低
10、(2026九上宁波期末)吹糖技艺是中国传统民间技艺。制作时,常用麦芽糖、冰糖等糖类在灶上加热到一定程度来准备糖稀;当吹糖艺人向糖团中吹气时,糖团膨胀,吹好形状后,随着糖的温度降低,糖的形状固定,成为可供观赏和食用的糖人。下列有关说法错误的是( )
A.熬制糖稀时,通过做功的方法改变了内能
B.熬制糖稀时锅放出的热量被糖吸收
C.糖人冷却时,温度降低,糖人的内能减小
D.能闻到糖人“香甜的气味”,是因为分子在不断做无规则运动
11、(2026九上•浙江期中)小科在试管中装适量的水,试管口用塞子塞住,用酒精灯对试管加热。如图所示,加热一段时间后,塞子冲出去了,则下列说法正确的是( )
A. 正在沸腾的水吸收热量,内能不变
B. 酒精燃烧升高的温度传递给试管里的水
C. 试管中水与水蒸气的内能改变方式只有做功
D. 塞子机械能的增加量小于燃烧酒精化学能的释放量
12、(2026中考•台州三模)如图所示,用打气筒向装有少量热水的玻璃瓶内打气,一段时间后橡胶塞跳起,瓶口出现“白气”。为让瓶口产生更多“白气”,下列做法可行的是( )
A.减少加入热水量 B.用冷水代替热水
C.换用小容积瓶子 D.加速按压打气筒
13、(2026九上•舟山期末)中医是中华医学的瑰宝,刮痧是我国古老的中医技法。当刮痧板在身体上刮动时,身体会感觉到热,这是通过________的方式增加身体内能的;刮痧时要在皮肤上涂一些药油,当体表温度升高后,药油渗入人体的速度加快,这说明分子热运动的剧烈程度与________有关。
14、(2026九上•杭州期中)小明用如图装置进行氢气还原氧化铜的实验,实验结束后发现试管底部附着的铜粉很难清洗干净。于是将试管继续放在酒精灯上加热,当铜全部变黑后加入稀盐酸直到黑色物质全部溶解。
(1)试管口略微向下倾斜的目的是________。
(2)酒精灯对试管加热导致氧化铜的温度升高,这是通过________的方式改变氧化铜的内能。
(3)黑色物质溶于稀盐酸过程的化学反应方程式为________。
15、(2026九上•杭州月考)如图用酒精灯加热弯曲的钢棒,发现杯内水的温度会__________(填“升高”或“降低”),这一实验表明用_________的方法可以使物体的内能发生改变。
16、(2026九上•杭州月考)如图甲装置所示,探究“做功改变物体内能”,该装置由圆底烧瓶、温度传感器、橡皮塞、橡皮管、打气筒等组成。向圆底烧瓶内注入适量酒精,使用打气筒向烧瓶内打气,根据传感器数据采集的数据,电脑处理得到如图乙所示图像。
(1)实验前,检查图甲装置的气密性:往外拉动注射器活塞,然后松手,若活塞________(选填“仍能返回原来刻度处”或“静止不动”),则说明该装置气密性好;
(2)由乙图分析可知,打气筒打气________秒后,橡皮塞弹出,出现了白雾现象,白雾主要是________(填“瓶内气体”或“瓶外气体”)液化形成的小液滴;
(3)以下改变内能的方式中,与图乙中AB段相同的是________。
A.用锤子敲打钉子时,钉子变热 B.从滑梯上滑落,臀部变热
C.用燃气灶加热水,水温升高 D.手捂热水袋,手会变暖和
17、(2026中考•绍兴二模)实验小组利用气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等仪器,探究了“做功与物体内能变化间的关系”。
①将温度计的探头放入气压式喷雾器内,测得喷雾器内气体的温度如图甲所示。
②关闭喷嘴处的阀门,接着用手向下快速按压活塞,喷雾器内气体的温度如图乙所示。
③打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内部分气体时,喷雾器前的小叶轮转动,喷雾器内气体的温度如图丙所示。
(1)该实验是通过______的变化来反映气体内能的变化。
(2)比较______两图可知,外界对气体做功,气体的内能增大。
(3)图丙实验中,气体的内能转化为小叶轮的______能。
(4)小科受到上述实验的启发,组装了一个图丁所示的汽轮机模型。实验时,向烧瓶内注入适量水,用酒精灯将水加热,一段时间后叶轮才开始转动,原因是______。
18、(2026九上•绍兴期末)科学小组对“用打气筒给篮球打气后,打气筒会发热”的原因进行探究,提出以下猜想:
猜想1:活塞压缩气体会导致打气筒发热
猜想2:活塞与筒壁摩擦会导致打气筒发热
猜想3:①
为验证猜想,小组同学取一只底座可拆卸的打气筒,在筒的上部和下部标注两个测温点a和b。在室温25℃的环境下进行实验,其中小王用拆除底座的打气筒进行实验,如图甲(固定装置已略去);小敏用完整的打气筒对篮球进行充气实验(如图乙)。
时间/s
活塞往复次数
a处温度/℃
b处温度/℃
小王的数据
20
30
30.5
30.5
小敏的数据
20
30
32.6
46.5
两位同学都在20s内让活塞在筒内往复运动30次,然后立即测出此时a、b处的温度,并在气筒外壁温度降至室温(篮球放气至实验前水平)后,都重复了3次操作,将处理后的实验数据填写在表中。
(1)①处可以填写的猜想是:________;
(2)根据小王的实验数据,可以得出的结论是________;
(3)两位同学对数据的处理方法是________;
(4)对比分析表中数据,可以得出:使打气筒下部发热的主要原因是________。(填“压缩气体做功”或“活塞与筒壁摩擦”)
19、(2026九上衢州期末)用同一燃气灶,分别加热初温相同的半锅水和满锅水至沸腾,半锅水加热耗时更短。主要原因是半锅水( )
A.密度更小 B.质量更小 C.沸点更低 D.吸热更多
20、(2026中考•杭州一模)一块冰熔化成水后,保持不变的物理量是( )[冰的比热为2.1×103J/(kg·℃)]
A.体积 B.质量 C.密度 D.比热
21、(2026中考•绍兴二模)图甲为古代“暖宝宝”——手炉,其外层为漆有彩图的木胎,暖手时手捂木胎。图乙为手炉剖面结构示意图。下列说法错误的是( )
A.木胎不仅美观,还起到隔热和防烫的作用
B.木炭燃烧提供暖手的热量,是利用其比热容大
C.中空层通过空气隔离减少热传递,有保温作用
D.镂空铜网有利于通风换气,为木炭燃烧提供氧气
22、(2026中考•绍兴二模)某种温室大棚由棚膜和土墙搭建而成。为使大棚白天吸收太阳更多的能量,科研人员指导农户用水墙替换土墙,如图所示。这是利用水比土有更大的( )
A. 密度 B. 电阻 C. 比热容 D. 质量
23、(2026九上•杭州月考)用相同的电加热器分别给质量相等的A和B两种液体加热(不计热量损失),如图所示的是它们的温度随加热时间的变化图像。下列说法正确的是( )
· A.液体A的比热容比B的大
· B.液体A与B的比热容之比为1:2
· C.加热相同时间,液体B吸收的热量比A吸收的热量多
· D.液体A和B升高相同的温度,A吸收的热量较多
24、(2026九上•宁波月考)根据表中数据,下列说法中,正确的是( )
物质
铁
铜
水
煤油
ρ(kg/m3)
7.9×103
8.9×103
1.0×103
0.8×103
c[J/(kg·℃)]
0.46×103
0.39×103
4.2×103
2.1×103
A.物体的密度越大,其比热容越小
B.1kg水温度由5℃升高到10℃吸收的热量小于它从50℃升高到55℃吸收的热量
C.煤油和水体积之比为2:1,吸收热量之比为12:5,则升高温度之比为3:1
D.初温、质量相同的铁块和铜块,吸收相同的热量后互相接触,内能从铁块转移到铜块
25、(2026九上•金华期中)如图为热水与冷水混合后的温度随时间变化的图像,不考虑热量散失,热水质量10kg,请回答下列问题:
(1)当冷、热水混合后,达到热平衡时的温度为______C。
(2)热水放出的热量与冷水吸收的热量______(选填“相等”或“不相等”)。
(3)由图可知,冷水的质量______(选填“大于”“小于”或“等于”)10kg。
26、(2026中考•杭州一模)如图为一个光滑的圆弧槽AA1和一段粗糙的水平面A1C相连接的装置。将质量为m、比热为c的金属块从A处静止释放,经过B点,最终停在C处。其中A点距离水平面的高度为h(空气阻力忽略不计)。
(1)金属块从A点滑到B点,金属块减小的重力势能________(选填“>”或“<”或“=”)金属块增加的动能;
(2)金属块运动的全过程中,若机械能全部转化为金属块的内能,则金属块升高的温度为_______(用字母表示)。
27、(2026九上•宁波期中)如图甲所示,用规格相同的电加热器分别给初温相同的a液体和b液体加热,已知b液体的质量是a液体的1.5倍。图乙为a、b两种液体的温度随加热时间变化的关系图象。
(1)加热液体后,为了记录实验数据,除图甲中的实验器材以外,还需要的一种测量工具是________。
(2)0~t1这段时间内,a液体吸收的热量________ (填“大于”、“等于”或“小于”)b液体吸收的热量。
(3)a液体与b液体的比热容之比是________ 。
28、(2026九上•浙江期中)电车余热回收技术是当前的一种新技术。当电池温度较低时,把电机或其他部件产生的余热通过冷却液循环进入包围电池的管道中对电池加热(其简化模型如图),使电池保持在适宜的工作温度范围,提高电池性能和续航能力。电池温度的变化取决于外部加热、自身制热、对外散热等因素,当环境温度低于电池工作的适宜温度时,工作电池与外界空气发生_______而降温,为维持工作电池的适宜温度,余热回收系统会被启动。若每分钟循环n次提供的总热量为Q,该车循环管内的冷却液总质量为m,其比热为c,则冷却液每次经过电池周围时温度至少下降_______。(用已知符号表示,不考虑热量损失)。实际应用过程,电动汽车相对于燃油车,其优点有_______。(写一点即可)
29、(2026九上•宁波期末) 小柯利用如图装置探究水和煤油的吸热性质,并得到了一组实验数据如下表。
物质名称
液体质量m/g
液体初温t1/℃
液体末温t2/℃
加热时间t/min
水
130
28.5
57
6.2
煤油
130
28.5
75
6.2
(1)除了图中显示的器材,完成此实验还需要天平和_________;
(2)实验中水和煤油放在同一个烧杯进行水浴加热的目的是_________;
(3)通过表格数据分析可知:质量相同的不同物质,吸收相同的热量时,升高的温度_________(填“相同”/“不同”);
(4)已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),则煤油的比热容为_________。
30、(2026九上•杭州月考)为研究不同物质的吸热能力,某同学用两个完全相同的酒精灯,分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热,如图1,分别记录加热时间和升高的温度,根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像,如图2所示。
(1)要使甲、乙升高相同的温度,应给______加热更长的时间,这说明______的吸热能力强些。
(2)如果已知甲的比热容是1.8×103J/(kg•℃),则乙的比热容是______J/(kg•℃)。
31、 (2026九上•湖州期中)蓄冷剂是食品运输和保鲜过程中的重要降温试剂。小科为了比较A、B两种蓄冷剂的蓄冷效果,进行了如下的实验探究:
①将质量均为100g的两种蓄冷剂分别装入完全相同的冰袋中,标明A、B,放入冰箱中冷冻为温度相同的固体。
②在容器1、2中分别加入质量为500g且温度相同的水,将冰袋从冰箱中拿出放入水中,并用隔热材料密封。
③通过温度传感器每隔一定时间测量蓄冷剂及水的温度。
如图是记录的A、B两蓄冷剂及容器①、②中水的温度随时间的变化曲线。
(1)0-t1,水和蓄冷剂之间发生热传递,其热传递方向为______;
(2)t1-t2,容器①中水温降低10℃,若热量全部被冰袋吸收,每克蓄冷剂A吸收的热量为______J;
(3)若运输路程较长,配送蛋糕时,选择蓄冷剂______更好,理由是______。
32、(2026九上•绍兴期中)如图是小明学习了热量与比热容之后,对探究“不同物质吸热能力”和“不同燃料燃烧放热能力”的实验设计的装置图:
(一)在“探究物质的吸热能力”实验中,将A和B两种液体分别装在两个相同的烧杯中,两杯液体的质量相同。用两个相同的酒精灯加热,每隔2min记录一次温度。
(1)实验中,可以通过比较______(选填“升高的温度”或“加热时间”)来反映两种液体吸收热量的多少。
(2)由图象可知,A、B两种液体的比热容之比是______。
(二)在“不同燃料燃烧放热能力”的实验中,如图2:
(3)燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过______(选填“温度计示数变化”或“加热时间长短”)来反映的。
(4)在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了。为避免这种情况的出现,请对该组提出一条改进建议______。
33、(2026九上•嘉兴期中)有一机器发动机用水做冷却剂,已知机器工作一段时间,把5千克的水温度从20℃上升到25℃。请回答下列问题:
(1)选择用水做冷却剂是因为__________________________;
(2)这给发动机冷却降温的过程中,水的内能__________(选填“增加”、“减小”或“不变”);
(3)求这段时间水吸收的热量。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]。
34、(2026九上•杭州期末)湿地被称为“地球之肾”,能调节空气的湿度和温度,其中能调节温度主要是因为水的( )
A.热值大 B.密度大 C.流动性大 D.比热容大
35、(2026九下•浙江开学考)如图为某火力发电站示意图,燃料在锅炉中燃烧释放能量,其中可选燃料包括褐煤、烟煤和煤泥等。要对比等质量燃料完全燃烧产生的内能,需查阅燃料的( )
A.密度 B.热值 C.比热容 D.着火点
36、(2026中考•浙江一模)如图所示,某同学用天然气灶给水壶中的水加热,下列说法正确的是( )
A.燃气的化学能全部被水壶内的水吸收 B.水的内能增加是通过热传递来实现的
C.天然气在使用过程中热值逐渐变小 D.水壶内水的比热容随温度升高而增大
37、(2026九上•杭州期中)下列关于燃料的热值说法正确的是( )
A.燃料燃烧越充分,其热值越大
B.燃料的热值越小,完全燃烧放出的热量越少
C.一瓶酒精用去一部分,剩余酒精的热值将减小
D.焦炭的热值是3.0×107J/kg,完全燃烧1kg焦炭能放出3.0×107J的热量
38、(2026九上•杭州月考)汽车行驶时需要消耗燃料(如汽油),燃料中储存的能量属于( )
A.热能 B.光能 C.电能 D.化学能
39、用研钵将约20g氢氧化钡[Ba(OH)2]晶体磨成粉末,倒入小烧杯中。在一玻璃片上洒上少量水,并将小烧杯放在玻璃片上。再向小烧杯中加入约10g氯化铵[NH4Cl]晶体,用玻璃棒迅速搅拌后静止片刻,提起小烧杯。下列对下图实验现象的观察和分析中,正确的是( )
A. 该反应为吸热反应 B. 该反应和燃烧一样是放热反应
C. 反应过程中,化学能转化为热能 D. 用手触摸杯壁,能感觉到发热
40、科学课上,老师向大家演示了两个化学反应实验。
(1)实验一中,将混有氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的烧杯放在玻璃板上,快速搅拌玻璃棒后静止片刻,提起小烧杯,发现玻璃板粘在烧杯底部一起提起。可见,氢氧化钡和氯化铵反应能______(选填“吸收”或“放出”)热量。
(2)实验二中,生石灰是氧化钙的俗称,写出氧化钙的化学式______。生石灰与水反应会放出大量的热。将气球中的生石灰倒入水中一段时间后,观察到的现象有______。
41、(2026中考•杭州二模)“走马灯”是中国传统动态花灯,其工作原理是:点燃底部的蜡烛,产生的热气流驱动顶部的叶轮转动,从而带动轮轴上的剪纸转动,在四周的纸屏上投射出动态的影像。
(1)走马灯工作时,以叶轮为参照物,剪纸是___________的。
(2)走马灯工作时,其内部空气流动方向正确的是( )
A. B. C.D.
(3)在改进走马灯时,为了减轻底座携带燃料的质量,同时又要保证完全燃烧释放出相同的总热量,同学们建议应选择___________ 更大的燃料来替代普通蜡烛。
42、(2026九上•杭州期末)小金家自来水温度为20℃,他把燃气热水器输出热水的温度设定为40℃。某次用热水40kg,这些热水吸收的热量是_________J;若热水器加热效率为84%,则需要完全燃烧_________的天然气。(c水=4.2×103J(kg·℃),q天然气=4.0×107J/m3)
43、(2026九上•金华期中)为探究不同物质的吸热能力,小科用两个完全相同的酒精灯,分别给质量和初温都相同的a、b两种液体同时加热,分别记录加热时间和升高的温度,根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像,如图乙所示(不考虑热量的散失);
(1)实验中,如果要使a、b两种液体最后的温度相同,a液体的加热时间___________ (选填“大于”、“小于”或“等于”)b液体的加热时间;
(2)实验表明,___________ (选填“a”或“b”)吸热的能力更强;
(3)小科想用如图丙所示装置测酒精的热值,加热前酒精灯的质量为m1,加热一段时间后变为m2;烧杯中液体的质量为M,初温为t1,末温为t2,烧杯中液体的比热容用c表示;请你帮助小科用以上符号写出酒精热值的表达式:___________;小科测算后发现,测量值比课本中的“标准值”小很多,请你写出一条可能的原因:___________。
44、(2026九上•台州期末)如图是科学小组为测定花生仁所含的能量,设计的甲、乙、丙三套实验装置。
(1)相比较于乙,甲装置的缺点是___________。
(2)用乙图装置可有效克服甲组的困难,但测得的数据是否就是花生仁所含的实际能量值呢?实验小组展开进一步实验与探究。
【初步测定】查看实验报告时发现第三组中有一数据缺失。根据其余数据推算,可知该数据为___________。(已知:水的比热为
组别
种子质量/g
试管中水加热前水温/℃
试管中水加热后水温/℃
试管中水体积/mL
吸收能量/J
1
1
20.4
68.5
5
1010.1
2
1
20.7
70.9
5
1054.2
3
1
21.1
5
1052.1
【查阅资料】每克花生种子实际含有能量23528J。
【实验改进】分析了导致测量值与实际值之间巨大差异的原因后,同学们设计了如图丙所示的装置。其中通入氧气的目的是___________。
【观察记录】为测得花生仁燃烧释放的所有能量,根据丙图的实验设计,除了需要测量上述表格中的数据、烧杯中水的质量外,还需测量烧杯中水的___________。
【继续完善】通过改进实验,测得每克花生种子所含能量为11848J,但与实际所含能量依然存在很大差异,于是同学们进一步完善改进实验……
45、(2026九上•杭州期中) 如图甲所示,1标准大气压下,普通煤炉把壶内20℃,5kg水烧开需完全燃烧一定质量的煤,此过程中,烧水效率为28%,为提高煤炉效率,浙江大学创意小组设计了双加热煤炉,如图乙所示,在消耗等量煤烧开壶内初温相同,等量水的过程中,还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃,q煤=3×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg·℃) ,以上过程中,请问:
(1)普通煤炉将5kg的20℃水烧开需要吸收多少热量?
(2)普通煤炉完全燃烧煤的质量有多大?
(3)双加热煤炉的烧水效率有多大?
46、(2026九上•杭州月考)工作人员采取了部分页岩气样品,经初步检测该页岩气样品中的天然气含量为90%,为了确定其中是否还含有其它可燃性成分,现在在实验室进一步对其进行热值测试:假设所取样品气体的体积为1L,用它烧水,使得1kg的水温度升高了5℃,已知检测所用的烧水炉的效率为70%,天然气的热值为4.0×107J/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3)请根据以上信息计算:
(1)检测过程中,水吸收的热量是多少?
(2)检测过程中,页岩气样品所释放的热量是多少?
(3)该页岩气样品的热值为多少?
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浙教版九上科学第二章 能的转化与能量守恒
2.2物体的内能
【学习目标】
1、认识内能:了解内能是物体内所有分子热运动动能和分子势能的总和,知道一切物体都具有内能,内能大小与温度、质量、状态等因素有关,温度越高,内能越大。
2、掌握改变内能的方式:知道做功和热传递都能改变物体的内能,理解两者在改变内能上是等效的;能区分温度、热量和内能,知道热量的单位是焦耳(J),能判断生活实例中内能的变化。
3、理解比热容与热量计算:了解比热容是物质的一种特性,知道水的比热容较大,能利用 Q=cmΔt 进行简单计算,能解释沿海地区昼夜温差小、汽车用水冷却等生活现象。
4、培养探究与应用能力:通过实验探究不同物质的吸热能力,初步学会控制变量法,能运用内能知识解释摩擦生热、压缩空气升温、热机工作等现象,养成安全操作与节能环保意识。
思维导图
知识讲练
一、内能
1、分子热运动:构成物质的分子永不停息地做无规则运动叫做热运动,温度越高,分子无规则热运动越剧烈。
2、分子动能:分子无规则热运动具有的能,温度越高,分子动能越大。
运动着的子弹具有动能 运动着的分子也具有动能
3、分子势能:分子间相互作用力产生的能。
形变的弹簧具有势能 相互作用的分子具有势能
3、内能的概念:物体内部所有分子热运动的动能与势能的总和,也称热能。单位:焦耳,简称焦,用字母 J 表示。
4、内能的特点:无论是高温物体,还是低温物体,一切物体都具有内能。
炽热的钢水具有内能 寒冷冰雪也具有内能
5、内能的影响因素:温度、质量、物体状态。
(1)其他条件相同时,物体质量越大,内能越大。
(2)同一物体,温度越高,内能越大。
(3)物体的状态发生变化时,内能也发生变化。 比如:冰熔化成水时,吸收热量,内能变大。
6、内能和机械能的区别
(1)定义不同:内能是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和;机械能是物体的动能和势能(包括重力势能、弹性势能)的总和。
(2)决定因素不同:内能与物体的温度、质量、状态、材料等因素有关;机械能与物体的质量、速度、高度、形变程度等机械运动状态有关。
(3)存在形式不同:内能是物体的固有能量,任何物体在任何情况下都具有内能(内能不可为零);机械能可以为零(如静止在水平地面的物体,动能和势能都为零,机械能为零)。
(4)能量性质不同:内能是微观分子层面的能量;机械能是宏观物体机械运动的能量。
1、试解释:无论是高温物体还是低温物体,都具有内能。
内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和,一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动,且分子间存在相互作用的引力和斥力,因此无论高温物体还是低温物体,都具有分子动能和分子势能,即都具有内能。
2、为什么说内能是不同于机械能的一种形式的能?
机械能与整个物体的机械运动情况(如速度、高度、形变等)相关,内能与物体内部分子的热运动和分子间相互作用有关,二者关注的对象和决定因素不同,所以内能是不同于机械能的一种形式的能。
二、物体内能的改变
1、热传递可以改变物体的内能。
烤火取暖 烧开水 阳光下晾晒棉被
方向
物体内能
实质
注意点
热
传
递
(Q)
低温物体吸收热量
Q>0
内能增加
能量的转移
条件
有温度差
高温物体放出热量
Q<0
内能减少
方向
从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分
结束标志
达到共同温度
2、 做功可以改变物体的内能
摩擦做功 压缩气体做功 钻木取火 气体对外做功
方向
物体内能
实质
实例
做功(W)
外界对物体做功
W>0
内能增加
能量
的转
化
摩擦、敲打、锻打、弯折、压缩气体等
物体对外界做功
W<0
内能减少
气体膨胀、气体推动活塞或顶开瓶盖
3、做功和热传递改变内能的区别:由于它们改变内能上产生的效果相同,所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的。但做功和热传递改变内能的实质不同,前者能的形式发生了变化,后者能的形式不变。
三、温度,热量与内能概念的辨析
1. 热量是指在热传递过程中,传递能量的多少。单位:焦耳(J)。
2. 热量与内能、温度的区别
△温度:表示物体的冷热程度。
温度升高 内能一定增加
不一定吸热。如:钻木取火,摩擦生热。
△热量:是一个过程。
吸收热量 不一定升温。如:晶体熔化,水沸腾。
内能不一定增加。如:吸收的热量全都对外做功,内能可能不变。
△内能:是一个状态量
内能增加 不一定升温。如:晶体熔化,水沸腾。
不一定吸热。如:钻木取火,摩擦生热
四、比热容
(1)定义:单位质量的某种物质温度升高(降低)1℃时吸收(放出)的热量。
(2)公式:
符号:c表示比热容;单位:J/(kg·℃),读作“焦每千克摄氏度 ”。
(3)物理意义:表示物体吸热(或放热)本领的强弱。在质量和升高温度相同时,比热容大的物质吸收热量多,比热容小的物质吸收热量少,
(4)比热容是物质的一种特性,大小与物体的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
(5)水的比热容为4.2×103J(kg·℃) 表示:1kg的水温度升高(降低)1℃吸收(放出)的热量为4.2×103J。
(6)水的比热容特点与应用
一定量的水温度升高(或降低)一定温度所吸收 (或放出)的热量较多,根据这一特点,我们用水作为降温物质或用来取暖;用来降温时,让水吸收并带走更多的热量;用来取暖时,让水放出更多的热量;由于水的比热容大,吸收 (或放出)相同热量时,温度升高(或降低)得小,因此沿海地区昼夜温差小。
一些物质的比热容
注意:比热容这个物理量与密度一样,反映的是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热容 ,即使是同种物质,物态不同,比热容也不同,所以它也可以用于鉴别物质种类。
五、热量的计算
1、物体温度升高,吸收热量Q吸=cm(t-t0)
2、物体温度降低,放出热量Q放=cm(t0-t)
①若用△t表示物体变化的温度(升高或降低的温度),那么,物体温度变化和吸放热关系可以统一写为 :Q=cm△t
②应用热量的计算公式解题时,公式中各物理量的单位要统一,即比热容的单位J/(kg℃ ),质量的单位是kg,温度的单位是℃ ,热量的单位是J.
③注意:计算时看清题目中的温度“升高”,“升高 了”,“升高到”,“降低”,“降低了”,“降低到”等词语。
3、物体吸收或放出热量的多少由物体的质量、物质的比热容、温度的变化量这三个量的乘积共同决定的,跟物体温度的高低无关。
4、热平衡方程:两个温度不同的物质放在一起,不计热量损失; Q吸 Q放
【例题1】一块质量为5千克、温度为10℃的铁块加热到200℃,铁块吸收了多少热量?
解:根据吸热公式Q=cmΔt(Q为吸收的热量,c为物质的比热容,m为物体质量,Δt为温度变化量),其中铁的比热容c=0.46×10³ J/(kg·℃),铁块质量m=5kg,温度变化量
Δt=200℃−10℃=190℃。
代入公式计算:Q=0.46×10³ J/(kg·℃)×5kg×190℃=4.37×10⁵J。
答:铁块吸收的热量是4.37×10⁵J。
【例题2】质量为2千克的砂石和水,它们都吸收了7.36×104焦的热量,升高的温度各是多少?
解:温度变化量公式为:
ΔT=Q/c⋅m
其中,Q为热量,c为比热容,m为质量。
水的比热容 c水=4.2×103J/(kg⋅℃)
代入公式: ΔT水=7.36×104/(4.2×103×2)=73600/8400≈8.8℃
砂石的比热容 c砂石=0.92×103J/(kg⋅℃)
代入公式: ΔT砂石=7.36×104/(0.92×103×2)=73600/1840=40℃
答:水升高8.8℃,砂石升高40℃.
六、比热容的探究实验
★比较不同物质吸热的情况。
(1)实验器材:温度计、钟表、天平、酒精灯(或电加热棒)、铁架台、烧杯
加热热源一样→加热时间的长短表示物体吸收热量的多少
加热时间相同→Q相同
加热时间越长→Q越大
相同的酒精灯
相同的加热器
相同的太阳
……
(2)实验方法:控制变量法;转换法
(3)实验过程:
①Q、m相等,比较△t,△t越大,c越小
②△t、m相等,比较Q,Q越大,c越大
七、比热容图像问题
(1)原理:
(2)求值:根据图象上的点计算物理量的确定值。
(3)比较大小:看清横纵坐标的物理量及题目中的控制变量;作辅助线控制变量,比较比热容大小。
①控制Q相同,Q、m相等,△t越大,c越小
②控制△t相同,△t、m相等,Q越大,c越大
③靠近Q轴(或时间t轴)的c更大
燃料燃烧是物质剧烈氧化的过程,从能量转化的角度来看,燃料燃烧释放热量的过程,就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。
八、热值
1、概念:1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值,用q来表示。于气体燃料而言,热值的定义是 1m3的某种燃料完全燃烧时放出的热量。
2、公式:Q放=qm (Q为燃烧放出的热量)。 气体燃料有Q放=qV(V为气体体积)。
公式变形:m= Q放/q
3、单位:固体燃料的热值的单位是焦耳每千克(J/kg)、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米(J/m3)。
4、物理意义:热值表示燃料放热的本领。
如煤气的热值3.9×107J/m3,表示为:体积为1m3的煤气完全燃烧放出的热量为3.9×107J。
焦炭的热值3.0×107J/kg,表示为:质量为1 kg 的煤气完全燃烧放出的热量为3.0×107J。
5、热值反映的是不同燃料在燃烧过程中,化学能转化为内能本领的大小。燃料的热值只与燃料的种类有关,是物质的一种特性,与燃料的形态、质量、体积以及是否完全燃烧无关。
6、常见燃料的热值
【概念辨析】
热值越大的燃料,燃烧放出的热量越多(×)
热值越大的燃料,完全燃烧放出的热量越多(× )
质量相同的燃料,热值大的,燃烧放出的热量多(√ )
5、火箭常用液态氢做燃料,是因为:① 液态氢的热值大;② 液态氢的体积小,便于储存和运输。
九、燃料的利用率:
1、定义:被有效吸收的那部分热量,与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做燃料的利用率。
2、计算公式:η= Q吸/Q放×100%= cm△t/Q放×100%(炉子效率或燃料利用率)
2、提高热量利用率的途径:
①改善燃烧条件,使燃料充分燃烧;
②尽可能地减少热损耗.
【例题】用燃气灶烧水,燃烧0.5千克的煤气,能使50千克的水从20℃升高到70℃(不计热散失)。已知水的比热容为4.2×103焦/(千克·℃),煤气的热值为4.2×107焦/千克。求:
(1)0.5千克煤气完全燃烧放出的热量。
(2)水吸收的热量。
(3)燃气灶烧水的效率。
解:(1)煤气完全燃烧放出的热量Q放=qm=4.2×107J/kg×0.5kg=2.1×107J;
(2)水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×50kg×(70℃-20℃)=1.05×107J;
(3)效率:η= Q吸/Q放 ×100%= (1.05×107J)/(2.1×107J )×100%=50%;
答:(1)0.5千克煤气完全燃烧放出的热量是2.1×107J;
(2)水吸收的热量是1.05×107J;
(3)燃气灶烧水的效率是50%.
十、化学反应中的能量变化
化学反应在生成新物质的同时,还伴随着能量的变化,一般表现为热量的变化。像燃烧这样的化学反应在反应过程中能放出热量,而有些化学反应则需要吸收热量。
1、 如图①,将一段镁条(Mg)放入试管中,加入少量稀盐酸(稀HCl),用手触摸试管外壁。
现象:剧烈反应,产生大量气泡,试管外壁发烫。
2.用研钵将约 20 克氢氧化钡[Ba(OH)2]晶体磨成粉末,倒入一小烧杯中。在一玻璃片上洒上少量水,并将小烧杯放在玻璃片上。再向小烧杯中加入约10 克氯化铵(NH4Cl) 晶体,用玻璃棒迅速搅拌后静止片刻,提起小烧杯,如图②所示。你看到的现象是_烧杯外壁较冷,烧杯底部与玻璃片粘在一起。
实验内容
反应后容器温度变化情况
Mg与HCl反应
温度升高
Ba(OH)2与NH4Cl反应
温度降低
典例分析
例1:(2026九上•杭州期中)关于物体的内能,下列说法中正确的是( )
A. 温度相等的1kg水和100g水的内能相同
B. 物体的内能增加,一定要从外界吸收热量
C. 温度为0℃的物体没有内能
D. 在相同物态下,同一物体温度降低,它的内能会减少
【答案】D
【详解】A、内能与物体的质量、温度和状态有关。温度相等时,1kg水和100g水相比,1kg水的质量更大,分子数量更多,内能更大,该选项错误。
B、改变物体内能的方式有做功和热传递两种。物体内能增加,可能是从外界吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,并非一定要从外界吸收热量,该选项错误。
C、一切物体在任何温度下都具有内能,0℃的物体也有内能,该选项错误。
D、在相同物态下,同一物体的内能与温度有关,温度降低时,分子的热运动变缓,分子动能减小,内能会减少,该选项正确。
故选:D。
例2:(2026九上•绍兴期末)如图所示的情形中,通过做功改变内能的是( )
A.冰激凌含在嘴里熔化时 B.钻木取火时
C.晒太阳取暖时 D.围炉煮茶时
【答案】B
【分析】做功改变内能:实质是能量转化(如机械能转化为内能),典型特征是存在摩擦、压缩、撞击等宏观力学过程;
热传递改变内能:实质是能量转移,发生在有温差物体之间,包括传导、对流、辐射。
【详解】A. 冰激凌含在嘴里熔化:口腔热量传递给冰激凌,属热传递;
B. 钻木取火:通过摩擦克服阻力做功,机械能转化为内能,属做功;
C. 晒太阳取暖:人体吸收太阳辐射热,属热传递;
D. 围炉煮茶:茶从炉火吸热,属热传递。
故选:B。
例3:(2026中考•绍兴模拟)如图为小科制作的水火箭,用打气筒往瓶里打足气,打开阀门后,瓶内的水从尾部的金属管向下喷出,水火箭飞向空中,下列分析正确的是( )
A. 往瓶里打气时,水火箭瓶内气体内能增大
B. 往瓶里打气时,水火箭瓶内气体温度下降
C. 向下喷水时,水火箭瓶内气体内能保持不变
D. 整个过程中,水火箭瓶内气体的内能是通过热传递改变的
【答案】A
【详解】改变内能的方式包括做功和热传递,外界对物体做功,物体的内能增加;气体膨胀对外做功,将内能转化为机械能。
AB、往水火箭里打气,对气体做功,机械能转化为内能,气体内能增大,温度升高,因此A正确,B错误。
C、水从水火箭中喷出,瓶内气体对外做功,内能减小,因此C错误。
D、整个过程中,水火箭瓶内气体的内能是通过做功改变的,因此D错误。
故选:A.
例4:(2026九上•杭州期末)如图所示,取一个连接注射器的吸滤瓶,在吸滤瓶内装入少量的水,并滴入几滴液体,盖上活塞。为使活塞更容易被弹出,关于所选液体的沸点及对活
塞的操作,正确的是( )
A、 沸点低,快速下压 B、沸点高,快速下压
C、沸点低,缓慢下压 D、沸点高,缓慢下压
【答案】A
【分析】需要快速下压活塞,对物体做功,物体内能增加,温度升高,让更多液体汽化,气压更大,更容易推出活塞。
【详解】为了使活塞更容易弹出,需要瓶内气压足够大,需要液体在温度升高后更容易汽化,所以选沸点低的,沸点低容易沸腾汽化,大量汽化后瓶内气压增大,就更容易推出活塞;操作中需要快速下压活塞,对气体做功,瓶内气体内能增加更多,温度升高更明显,让更多液体汽化,气压更大,更容易推出活塞,故BCD错误,不符合题意;A正确,符合题意。
故选:A。
例5:(2026九下•金华开学考)关于温度、热量、内能、比热容,以下说法正确的是( )
A.一块0℃的冰没有内能,它的分子不会运动
B.一个物体吸收了热量,它的温度一定会升高
C.一个物体温度升高了,它的内能一定增加
D.物体的质量越大,温度越高,它的比热容就越大
【答案】C
【详解】A. 一切物体都有内能,一切分子都在不停地做无规则运动,故A错误。
B. 当冰块到达熔点后继续吸热,温度不变,开始熔化,故B错误。
C. 物体温度升高,内能一定增大,故C正确。
D. 比热容是物质的一种性质,只与物质的种类和状态有关,与质量无关,故D错误。
故选:C。
例6:(2026九上杭州期中)根据表中的数据是一些物质的比热容/[J/(kg·℃)],判断下列说法正确的是( )
水
铝
煤油、冰
干泥土
砂石
铜
A.不同物质的比热容不可能相同
B.在阳光照射下,干泥土比湿泥土升温慢
C.因为水的比热容较大,所以沿海地区比内陆地区昼夜温差大
D.质量相等的铝块和铜块升高相同的温度,铝块吸收的热量多
【答案】D
【详解】
A、不同物质比热容可能相同(如煤油与冰均为2.1×103,故“不可能相同”错误;
B、比热容与物态有关(水与冰不同),故“与状态无关”错误;
C、由Δt=Q/(cm),质量相等、吸热相同时,c越大升温越小,水c最大,升温最少;
水比热容大,吸放热温度变化小,导致沿海昼夜温差小于内陆,错误;
D、由Q=cmΔt,质量相等、升温相同时,c越大Q越大,铝c大于铜,故铝吸热更多,正确;
故选:D。
例7:(2026九上•杭州期中)将盛有凉牛奶的瓶子放在热水中(如图甲所示),通过___________方式改变牛奶的内能。图乙是250g牛奶与热水的温度随时间变化的图像,其中曲线___________表示热水的温度随时间变化,则牛奶在加热过程中吸收的热量为___________焦耳。[c牛奶=2.5×103J(kg·℃)]
【答案】热传递;①;1.25×10⁴
【详解】改变内能方式:凉牛奶放入热水中,因存在温度差发生热传递,热量从热水转移至牛奶,使其内能增加 。
热水对应曲线:热水放热降温,图像中温度随时间下降的曲线表示热水;牛奶吸热升温,对应上升曲线。
吸热计算:由图可知牛奶初温 20℃、末温 40℃,Δt=20℃,质量m=0.25kg。
若比热容取2.5×103J/(kg•℃):Q=2.5×103×0.25×20=1.25×104J。
例8:(2026九上•杭州月考)在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中,实验装置如图所示,使用规格相同的电加热器加热。
加热时间/min
0
1
2
3
4
甲的温度/℃
30
34
38
42
46
乙的温度/℃
10
18
26
34
42
(1)实验应量取___________(填“质量”或“体积”)相同的甲、乙两种液体;
(2)分析上表数据,要在甲、乙两种液体中选择一种液体做冷却液,你认为选择___________(填“甲”或“乙”)液体较为合理;
(3)小益将甲、乙两种液体换成质量、初温都相同的水和食用油,用相同的酒精灯加热至沸腾。她根据“加热食用油到沸腾需要的时间长”,得出食用油的比热容比水的大的结论。她的结论是___________(选填“正确”或“错误”),原因是___________。
【答案】(1)质量;(2)甲;(3)错误;未控制升高的温度相同(水和食用油沸点不同,导致温度变化量Δt不同,不能仅凭加热时间判断比热容大小)。
【详解】
(1)控制变量要求:探究物质吸热能力(比热容)时,必须控制质量相同,排除质量差异对吸热多少的干扰 。
(2)冷却液选择:由表可知,加热相同时间(吸热相同),甲升温4℃,乙升温8℃。根据Q=cmΔt,升温慢的甲比热容大,吸热能力强,更适合做冷却液 。
(3)结论辨析:加热至沸腾时,水和食用油的沸点不同(水约100℃,油远高于此),导致两者升高的温度Δt不同。加热时间长是因为油需要升高的温度更多,而非比热容大;比较比热容需控制升高温度相同或加热时间相同单一变量 。
例9:(2026中考•杭州二模)长征十号(载人登月主力)于2026年2月成功完成低空演示验证+梦舟飞船逃逸试验,验证了海上网系回收关键技术,为后续可复用载人火箭奠定基础。长征系列火箭使用液态氢作燃料,主要是由于该燃料( )
A.比热容大 B.热值大 C.所含热量多 D.内能大
【答案】B
【详解】A. 比热容大:这是水作为冷却剂或取暖介质的特性,并非火箭选燃料的主要原因。
热值大:热值是燃料的一种特性,指单位质量燃料完全燃烧所释放的热量。液态氢的热值极高,完全燃烧相同质量的氢时,可以释放出比其他燃料更多的热量,从而为火箭提供巨大的推力,满足将载人飞船和着陆器送至奔月轨道的能量需求。
C. 所含热量多:热量是过程量,不能说燃料“含有”热量,应表述为释放热量多。
D. 内能大:内能是物体内部所有分子动能和势能的总和,不是选择燃料的核心指标。
故选:B.
例10:下列变化过程中,会吸收热量的是 ( )
A.氢氧化钡晶体与氯化铵晶体发生反应 B.生石灰溶于水
C.木炭燃烧 D.金属镁与稀盐酸反应
【答案】A
【详解】A、氢氧化钡晶体(Ba(OH)2与氯化铵晶体(NH4Cl)反应会吸收热量。该反应为吸热反应,实验现象包括混合物温度显著下降(可能使烧杯底部的水结冰),说明需要吸收环境的热量。
B、生石灰(CaO)溶于水生成氢氧化钙(Ca(OH)2),反应剧烈放热,属于典型的放热过程。
C、木炭燃烧(C+O2→CO2)是燃烧反应,释放大量热量,属于放热反应。
D、金属镁(Mg)与稀盐酸(HCl)反应生成氯化镁和氢气,反应过程中释放热量,属于放热反应。
综上,只有选项A是吸热过程。
故选:A。
例11:(2026九上•金华月考)为了比较两种燃料的热值,小金采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验,烧杯内水的初温和质量相同,实验中忽略热量损失。
(1)实验时若温度计的玻璃泡碰到杯底,则测量的温度值___________(“偏大”、“偏小”或“不变”);
(2)实验中燃烧相同质量的燃料,根据___________来比较放出热量的多少;
(3)小金选用了燃料a和燃料b进行实验,当燃料燃尽后,小金根据各个时刻烧杯中的水温,绘制了如图乙所示的图像,则可初步判断燃料___________的热值大;
(4)另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验,并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水,在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙所示,根据丙图像,燃料1和燃料2的热值之比为___________。
【答案】(1))偏大(2)温度计上升的示数(3)b(4)8:3
【详解】(1)如果将温度计的玻璃泡碰到杯底,会使得测得的温度值偏大。
(2)实验中应控制燃料燃烧的质量相同,通过比较温度计上升的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少。
(3)由题图乙知,当燃料燃尽时,图线b的温度变化大,说明相同质量的a、b燃料完全燃烧时b放出的热量多,则b的热值大。
(4)同种燃料在相同的时间内放出的热量是相同的,根据题图丙可知,燃料1用5 min让水从20 ℃升高到100 ℃,自5 min到10 min吸收相同的热量,根据公式Q放=qm、Q吸=cmΔt可知:
2c水m水Δt1=mq1
对于燃料2来说,燃料2用15 min让水从20 ℃升高到80 ℃,根据公式Q放=qm、Q吸=cmΔt可知:
c水m水Δt2=mq2
解得两种燃料热值之比为:
q1:q2=2Δt1:Δt2=8:3
例12:(2026九上•杭州期中)新能源油电混合动力汽车工作模式为:纯电模式行驶时,内燃机不工作,由蓄电池提供能量;混动模式行驶时,内燃机工作,既可以给汽车行驶提供能量,还可以给蓄电池充电。若汽车以混动模式在平直公路上匀速行驶100km消耗12L的燃料。已知燃料的密度ρ=0.75×103kg/m3,请计算:
(1)若燃料的热值为4.6×107J/kg,则燃料完全燃烧12L放出多少热量?
(2)若燃料完全燃烧放出的热量用来给水箱中的防冻液加热,加热效率为50%,使防冻液温度从20℃升高到70℃,求防冻液的质量?【防冻液的比热容为4×103J/(kg•℃)】
【答案】(1)4.14×108J;(2)1035kg
【详解】
解:(1)由ρ=m/v得燃料的质量为
m=ρV=0.75×103kg/m3×12×10﹣3m3=9kg
燃料完全燃烧放出的热量为
Q放=mq=9kg×4.6×107J/kg=4.14×108J
(2)根据η=Q吸/Q放得防冻液吸收的热量为
Q吸=Q放η=4.14×108J×50%=2.07×108J
防冻液的质量
m液=Q吸/c△t=2.07×108J÷[4×103J/(kg•℃)×(70℃﹣20℃)=1035kg
答:(1)若燃料的热值为4.6×107J/kg,则燃料完全燃烧放出4.14×108J的热量;
(2)若燃料完全燃烧放出的热量用来给水箱中的防冻液加热,加热效率为50%,防冻液的质量为1035kg。
课后巩固
1、(2026九上•宁波期末)宁波汤圆是浙江经典传统小吃,煮汤圆、品汤圆的过程中蕴含丰富的科学知识,下列说法合理的是( )
A.煮汤圆时锅口冒出的“白气”是水汽化形成的
B.对着滚烫的汤圆吹气降温,是通过做功的方式改变内能
C.温热的汤圆有内能,冰冻的汤圆没有内能
D.远远就能闻到汤圆的香甜味,说明分子在不停地做无规则运动
【答案】D
【详解】
A、“白气”并非水汽化(液态变气态)形成,而是高温水蒸气遇冷液化成的小水滴悬浮在空气中;汽化产生的是肉眼不可见的水蒸气,故A错误;
B、吹气降温是利用加快空气流动促进表面水分蒸发吸热,属于热传递改变内能,而非做功(做功通常涉及机械力转化,如摩擦或压缩),故B错误;
C、一切物体在任何温度下(只要高于绝对零度)都具有内能,冰冻汤圆分子仍在振动,因此也有内能,故C错误;
D、远处闻到香味是典型的扩散现象,直接证明了分子在永不停息地做无规则运动,故D正确;
故选:D;
2、(2026中考•绍兴二模)下列四种生活或实验情境中,改变物体内能的方式与其他三种不同的是( )
A. 冬天,双手相互摩擦,手掌很快变暖和
B. 内燃机压缩冲程,气缸内气体温度升高
C. 将冷的铁块放入开水中,铁块温度迅速升高
D. 陨石高速坠入大气层,与空气摩擦而发光发热
【答案】C
【详解】改变物体内能的方式分为做功和热传递。
A、双手相互摩擦,是通过克服摩擦力做功的方式改变内能;
B、内燃机压缩冲程中,活塞对气缸内气体做功,属于做功改变内能;
C、冷铁块放入开水中,是通过热传递的方式改变内能,和另外三种方式不同。
D、陨石坠入大气层与空气摩擦,是克服摩擦力做功改变内能。
故选:C;
3、(2026九上•杭州期中)如图所示,用充气的气球模拟“喷气火箭”,松开手指后,球内气体向后喷出,气球向前运动。此过程中( )
A.气球的弹性势能增大 B.球内气体内能减小
C.喷出的气体热运动加剧 D.外界对气球内气体做功
【答案】B
【详解】A、松开后气球收缩,弹性形变程度变小,弹性势能减小而非增大,故A错误;
B、气体喷出时对外做功,将内能转化为机械能,导致气体内能减小、温度降低,故B正确;
C、内能减小意味着温度降低,分子热运动变慢而非加剧,故C错误;
D、此过程是气体对外界做功,而非外界对气体做功,故D错误;
故选:B.
4、(2026中考•杭州二模)西湖龙井以“色绿、香郁、味醇、形美”四绝闻名。小科发现喝茶过程中蕴含着丰富的科学知识,下列说法合理的是( )
A.杯口冒出的“白气”是水汽化形成的
B.向杯口不断吹气是通过做功来降温
C.热茶有内能,冷的茶就不具有内能
D.茶香扑鼻是因为分子在不停地做无规则运动
【答案】D
【详解】
A、“白气”不是水蒸气(汽化产物),而是高温水蒸气遇冷液化形成的小水滴;汽化产生的是肉眼不可见的气体,故A错误;
B、向杯口吹气是通过加快液体表面空气流动从而加速蒸发,蒸发吸热导致降温,属于热传递范畴,并非通过“做功”改变内能,故B错误;
C、一切物体在任何温度下都具有内能,冷茶分子仍在运动,只是平均动能较小,绝非没有内能,故C错误;
D、茶香扑鼻是扩散现象,本质是茶香分子在永不停息地做无规则运动并进入空气,故D正确;
故选:D;
5、(2026中考•台州二模)一杯咖啡的制作要经过生豆翻炒、石磨研磨、加水煮沸的过程。下列说法正确的是( )
A.咖啡豆研磨成粉,体积和质量均变大
B.咖啡沸腾过程中,液体温度持续升高
C.咖啡粉加水煮沸是通过做功的方式改变内能
D.空气中有咖啡香味是因为分子做无规则运动
【答案】D
【详解】
A、咖啡豆研磨成粉,物质总量不变,质量不变;密度不变,体积不变,故A错误;
B、液体沸腾特点是持续吸热但温度保持在沸点不变,不会持续升高,故B错误;
C、咖啡粉加水煮沸是火焰热量通过容器转移给液体,属于热传递改变内能,而非做功,故C错误;
D、空气中闻到咖啡香是扩散现象,本质是香气分子在永不停息地做无规则运动,故D正确;
故选:D;
6、(2026中考•杭州一模)如图所示是小科自制的“等离子炮”,将液态丁烷充入瓶内与空气混合,点燃后,高温高压气体急速喷出,纸杯倒塌,此时气体内能( )
A.增加 B.不变 C.减少 D.无法确定
【答案】C
【详解】将液态丁烷充入瓶内与空气混合,点燃后,高温高压气体急速喷出,气体对外做功纸杯倒塌,此时气体内能减少,故C符合题意,ABD不符合题意;
故选:C。
7、(2026九上•台州期末)下列情境中,改变物体内能的方式与“蒸”“烤”相同的是( )
A.钻木取火 B.酒精灯加热
C.压缩空气 D.弹出瓶塞
【答案】C
【分析】“蒸”和“烤”是通过热传递(热量从高温源转移至物体)改变物体内能;
【详解】A. 钻木取火:摩擦做功(机械能转化为内能),不符合题意;
B. 酒精灯加热:火焰热量热传递给水或物体,与“蒸”“烤”方式相同,符合合题意;
C. 压缩空气:外力做功(机械能转化为内能),不符合题意;
D. 弹出瓶塞:气体对外做功(内能转化为机械能),不符合题意。
故选:C。
8、(2026九上•温州期中)小明进行如图实验,将小球从斜面A点自由滚下,发现最终到达斜面B点,且B点的高度h小于A点的高度H。对于这一过程,下列推测正确的是( )
A.小球的机械能减小,内能减少 B.小球的机械能减小,内能增大
C.小球的机械能增大,内能减少 D.小球的机械能增大,内能增大
【答案】B
【详解】小球最终上升高度h<H,说明重力势能未完全恢复,部分机械能因克服摩擦和空气阻力而损耗;机械能减小:损耗的机械能通过摩擦做功转化为热能,使小球及接触面温度升高,系统内能增大。
故选:B。
9、 (2026九上•杭州月考)干冰(固态二氧化碳)清洗技术如今被广泛应用于精密仪器的清洁。起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体,液化后输入爆破筒内。如图所示,爆破时电加热管发热,使筒内的液态CO2迅速汽化,高速喷射到仪器表面,将污垢剥离。以下说法正确
的是( )
A、 加压时,二氧化碳内能增大,温度降低
B、加压时,二氧化碳内能减小,温度升高
C、二氧化碳气体高速喷出时,内能增大,温度升高
D、二氧化碳气体高速喷出时,内能减小,温度降低
【答案】D
【分析】压缩气体做功,气体的内能增大、温度升高;气体膨胀对外做功,自身的内能减小、温度降低。
【详解】AB、加压时,对气体做功,二氧化碳内能增大,温度升高,故AB错误;
CD、二氧化碳气体高速喷出时,气体对外做功,自身内能减小,温度降低,故C错误,D正确。
故选:D。
10、(2026九上宁波期末)吹糖技艺是中国传统民间技艺。制作时,常用麦芽糖、冰糖等糖类在灶上加热到一定程度来准备糖稀;当吹糖艺人向糖团中吹气时,糖团膨胀,吹好形状后,随着糖的温度降低,糖的形状固定,成为可供观赏和食用的糖人。下列有关说法错误的是( )
A.熬制糖稀时,通过做功的方法改变了内能
B.熬制糖稀时锅放出的热量被糖吸收
C.糖人冷却时,温度降低,糖人的内能减小
D.能闻到糖人“香甜的气味”,是因为分子在不断做无规则运动
【答案】A
【详解】A、熬制糖稀是通过热传递(灶火加热锅、锅传热给糖)改变内能,而非做功;做功通常指机械压缩、摩擦等能量转化过程,故A错误;
B、热量从高温的锅传递到低温的糖,符合热传递方向,故B正确;
C、温度降低意味着分子平均动能减小,内能随之减小,故C正确;
D、闻到气味是扩散现象,源于分子永不停息的无规则运动,故D正确。
故选:A.
11、(2026九上•浙江期中)小科在试管中装适量的水,试管口用塞子塞住,用酒精灯对试管加热。如图所示,加热一段时间后,塞子冲出去了,则下列说法正确的是( )
A. 正在沸腾的水吸收热量,内能不变
B. 酒精燃烧升高的温度传递给试管里的水
C. 试管中水与水蒸气的内能改变方式只有做功
D. 塞子机械能的增加量小于燃烧酒精化学能的释放量
【答案】D
【详解】A、水沸腾时持续吸热,温度不变,但部分水汽化为水蒸气,水的质量减少,因此水的内能减小,该选项说法错误。
B、酒精燃烧将化学能转化为内能,通过热传递的方式将内能转移给试管中的水,热传递过程中转移的是内能而非温度,该选项说法错误。
C、试管中的水吸收酒精灯的热量,是通过热传递的方式改变内能;水蒸气推动塞子做功,是通过做功的方式改变内能,二者内能改变方式不只有做功,该选项说法错误。
D、酒精燃烧释放的化学能,一部分转化为水和水蒸气的内能,一部分转化为塞子的机械能,还有一部分散失到周围空气中、被试管等装置吸收,因此塞子机械能的增加量小于酒精燃烧释放的总化学能,该选项说法正确。
故选:D。
12、(2026中考•台州三模)如图所示,用打气筒向装有少量热水的玻璃瓶内打气,一段时间后橡胶塞跳起,瓶口出现“白气”。为让瓶口产生更多“白气”,下列做法可行的是( )
A.减少加入热水量 B.用冷水代替热水
C.换用小容积瓶子 D.加速按压打气筒
【答案】D
【详解】
A. 减少加入热水量:水蒸气总量减少,液化形成的“白气”变少,不可行。
B. 用冷水代替热水:冷水蒸发慢,瓶内水蒸气含量低,即使降温也难以形成大量“白气”,不可行。
C. 换用小容积瓶子:容积减小可能导致气压上升更快但水蒸气总量受限,且不一定增强温降效果,非最优解。
D. 加速按压打气筒:单位时间内做功更多,瓶内气体内能更大、压强更高;塞跳起时气体对外做功更多,内能骤减、温度更低,配合热水提供的丰富水蒸气,液化最充分,可行。
故选:D。
13、(2026九上•舟山期末)中医是中华医学的瑰宝,刮痧是我国古老的中医技法。当刮痧板在身体上刮动时,身体会感觉到热,这是通过________的方式增加身体内能的;刮痧时要在皮肤上涂一些药油,当体表温度升高后,药油渗入人体的速度加快,这说明分子热运动的剧烈程度与________有关。
【答案】做功;温度
【详解】
[1]用刮痧板在身体上刮动时,克服摩擦力做功,将机械能转化为内能,故身体会感觉到热,这是通过做功的方式增加身体的内能。
[2]刮痧时要在皮肤上涂一些药油,当体表温度升高后,药油分子扩散速度加快,药油渗入人体的速度增大,说明分子的运动与物体的温度有关。
14、(2026九上•杭州期中)小明用如图装置进行氢气还原氧化铜的实验,实验结束后发现试管底部附着的铜粉很难清洗干净。于是将试管继续放在酒精灯上加热,当铜全部变黑后加入稀盐酸直到黑色物质全部溶解。
(1)试管口略微向下倾斜的目的是________。
(2)酒精灯对试管加热导致氧化铜的温度升高,这是通过________的方式改变氧化铜的内能。
(3)黑色物质溶于稀盐酸过程的化学反应方程式为________。
【答案】(1)防止反应生成的水冷凝倒流,导致试管炸裂;(2)热传递;(3)CuO+2HCl=CuCl2+H2O。
【详解】(1)试管口略向下倾斜是固体加热实验的标准操作,旨在排出反应生成或药品受潮产生的水蒸气冷凝液,避免回流至高温管底引起破裂 。
(2)酒精灯火焰与试管存在温差,热量通过直接接触从高温源转移至氧化铜,属于热传递改变内能 。
(3)铜被加热氧化生成的黑色物质为氧化铜,其与稀盐酸发生复分解反应生成可溶性的氯化铜和水,化学方程式为:CuO+2HCl=CuCl2+H2O。
15、(2026九上•杭州月考)如图用酒精灯加热弯曲的钢棒,发现杯内水的温度会__________(填“升高”或“降低”),这一实验表明用_________的方法可以使物体的内能发生改变。
【答案】升高;热传递。
【详解】酒精灯对钢棒进行加热时,两者之间发生热传递,钢棒的温度升高,而钢棒的另一端连接着水,由于钢棒与水存在温度差,会与水之间发生热传递,使得水温升高,内能增大;这表明热传递可以改变内能。
16、(2026九上•杭州月考)如图甲装置所示,探究“做功改变物体内能”,该装置由圆底烧瓶、温度传感器、橡皮塞、橡皮管、打气筒等组成。向圆底烧瓶内注入适量酒精,使用打气筒向烧瓶内打气,根据传感器数据采集的数据,电脑处理得到如图乙所示图像。
(1)实验前,检查图甲装置的气密性:往外拉动注射器活塞,然后松手,若活塞________(选填“仍能返回原来刻度处”或“静止不动”),则说明该装置气密性好;
(2)由乙图分析可知,打气筒打气________秒后,橡皮塞弹出,出现了白雾现象,白雾主要是________(填“瓶内气体”或“瓶外气体”)液化形成的小液滴;
(3)以下改变内能的方式中,与图乙中AB段相同的是________。
A.用锤子敲打钉子时,钉子变热 B.从滑梯上滑落,臀部变热
C.用燃气灶加热水,水温升高 D.手捂热水袋,手会变暖和
【答案】(1) 仍能返回原来刻度处;(2) 5;瓶内气体;(3) AB。
【详解】(1)往外拉活塞使瓶内气压减小,若气密性良好,外界大气压会将活塞推回原位置;若漏气则无法复位 。
(2)打气约 5 秒后气压过大顶出橡皮塞,瓶内气体对外做功、内能减小、温度骤降,导致瓶内酒精蒸气(及水蒸气)遇冷液化成小液滴形成白雾,非瓶外气体 。
(3)AB 段温度上升,是外界对气体做功(压缩)使内能增加;选项 A(敲打做功)、B(摩擦做功)均为做功改变内能,C、D 为热传递 。
17、(2026中考•绍兴二模)实验小组利用气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等仪器,探究了“做功与物体内能变化间的关系”。
①将温度计的探头放入气压式喷雾器内,测得喷雾器内气体的温度如图甲所示。
②关闭喷嘴处的阀门,接着用手向下快速按压活塞,喷雾器内气体的温度如图乙所示。
③打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内部分气体时,喷雾器前的小叶轮转动,喷雾器内气体的温度如图丙所示。
(1)该实验是通过______的变化来反映气体内能的变化。
(2)比较______两图可知,外界对气体做功,气体的内能增大。
(3)图丙实验中,气体的内能转化为小叶轮的______能。
(4)小科受到上述实验的启发,组装了一个图丁所示的汽轮机模型。实验时,向烧瓶内注入适量水,用酒精灯将水加热,一段时间后叶轮才开始转动,原因是______。
【答案】(1) 温度计示数(或气体温度);(2) 甲、乙;(3) 机械;(4) 需将水加热至沸腾产生足量高温高压水蒸气,才能提供足够动力推动叶轮转动。
【详解】(1)内能变化无法直接观测,实验利用转换法,通过温度计示数变化间接反映气体内能增减(温度升高内能增大,降低则减小)。
(2)图甲为初始状态,图乙快速按压活塞是外界对气体做功,温度上升说明内能增大,故对比甲、乙可得结论。
(3)图丙放气时气体对外做功,推动小叶轮旋转,将内能转化为叶轮的机械能,同时气体温度下降。
(4)汽轮机模型需等待水沸腾产生大量高温水蒸气,形成足够气压和流速冲击叶片,此前产生的少量蒸汽能量不足,无法克服阻力使叶轮转动 。
18、(2026九上•绍兴期末)科学小组对“用打气筒给篮球打气后,打气筒会发热”的原因进行探究,提出以下猜想:
猜想1:活塞压缩气体会导致打气筒发热
猜想2:活塞与筒壁摩擦会导致打气筒发热
猜想3:①
为验证猜想,小组同学取一只底座可拆卸的打气筒,在筒的上部和下部标注两个测温点a和b。在室温25℃的环境下进行实验,其中小王用拆除底座的打气筒进行实验,如图甲(固定装置已略去);小敏用完整的打气筒对篮球进行充气实验(如图乙)。
时间/s
活塞往复次数
a处温度/℃
b处温度/℃
小王的数据
20
30
30.5
30.5
小敏的数据
20
30
32.6
46.5
两位同学都在20s内让活塞在筒内往复运动30次,然后立即测出此时a、b处的温度,并在气筒外壁温度降至室温(篮球放气至实验前水平)后,都重复了3次操作,将处理后的实验数据填写在表中。
(1)①处可以填写的猜想是:________;
(2)根据小王的实验数据,可以得出的结论是________;
(3)两位同学对数据的处理方法是________;
(4)对比分析表中数据,可以得出:使打气筒下部发热的主要原因是________。(填“压缩气体做功”或“活塞与筒壁摩擦”)
【答案】(1)压缩气体做功和活塞与筒壁摩擦共同导致打气筒发热
(2)活塞与筒壁的摩擦会使打气筒发热,且摩擦生热对打气筒上部、下部的升温效果基本相同
(3)多次实验,取平均值,减小实验误差,使实验结果更准确
(4)压缩气体做功
【详解】(1)已知猜想1为活塞压缩气体导致发热,猜想2为活塞与筒壁摩擦导致发热,结合实际打气过程中两种效应会同时存在的情境,猜想3可填写两者共同作用导致打气筒发热。
(2)小王使用拆除底座的打气筒,活塞往复运动时不会压缩气体,仅存在活塞与筒壁的摩擦。实验中a、b两处温度均升高到30.5℃,升温幅度相同,说明摩擦生热对打气筒上下部的升温效果基本一致,且活塞与筒壁摩擦会使打气筒发热。
(3)为了减小实验的偶然性误差,物理实验中多次测量后通常取平均值作为最终数据,本题中两位同学重复3次操作后处理数据,采用的就是多次实验取平均值的方法。
(4)对比两组实验:小王的实验仅存在摩擦,a、b两处温度相同,说明单纯摩擦不会让下部温度显著更高;小敏的实验同时存在摩擦和压缩气体做功,b处温度远高于a处,差异来自于压缩气体做功主要发生在打气筒下部。
做功可以改变物体的内能,当外界对物体做功时,物体的内能增大,温度会升高。
19、(2026九上衢州期末)用同一燃气灶,分别加热初温相同的半锅水和满锅水至沸腾,半锅水加热耗时更短。主要原因是半锅水( )
A.密度更小 B.质量更小 C.沸点更低 D.吸热更多
【答案】B
【详解】根据吸热公式Q=cmΔt,同种物质(水)比热容c相同,初温和末温(沸点)相同则Δt相同,热量Q与质量m成正比。半锅水与满锅水密度、沸点均相同;质量小导致吸热更少而非更多;因吸热少且热源功率不变,故耗时短。
故选:B。
20、(2026中考•杭州一模)一块冰熔化成水后,保持不变的物理量是( )[冰的比热为2.1×103J/(kg·℃)]
A.体积 B.质量 C.密度 D.比热
【答案】B
【详解】
AC.冰的密度为0.9×103kg/m3,水的密度为1.0×103kg/m3,冰熔化成水后,状态改变,密度变大,质量不变,由公式V=m/ρ可知,体积变小,故AC不符合题意;
B.冰熔化成水后,状态改变,物质多少没有变化,所以质量不变,故B符合题意;
D.冰的比热容为2.1×103J/(kg·℃),水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),,故比热容变大,故D不符合题意。
故选B。
21、(2026中考•绍兴二模)图甲为古代“暖宝宝”——手炉,其外层为漆有彩图的木胎,暖手时手捂木胎。图乙为手炉剖面结构示意图。下列说法错误的是( )
A.木胎不仅美观,还起到隔热和防烫的作用
B.木炭燃烧提供暖手的热量,是利用其比热容大
C.中空层通过空气隔离减少热传递,有保温作用
D.镂空铜网有利于通风换气,为木炭燃烧提供氧气
【答案】B
【详解】
A、木胎由木材制成,木材是热的不良导体,能减少热量向外传导(隔热),同时减缓热量散失(保温);题目提到外层“漆有彩图”,也说明木胎具有美观性,该选项正确;
B、木炭燃烧是化学变化,燃烧过程中会放出热量,暖手就是利用了木炭燃烧放出的热量。与比热容无关,该选项错误;
C、空气是热的不良导体,中空层的空气可以减少热量直接传导到木胎,防止烫手(防烫);同时热量也能通过空气缓慢传递,实现暖手的效果(传热),该选项正确;
D、燃烧的条件之一是需要氧气,镂空铜网可以让空气进入炉内,为木炭燃烧提供充足的氧气,使燃烧更充分,该选项正确;
故选B。
22、(2026中考•绍兴二模)某种温室大棚由棚膜和土墙搭建而成。为使大棚白天吸收太阳更多的能量,科研人员指导农户用水墙替换土墙,如图所示。这是利用水比土有更大的( )
A. 密度 B. 电阻 C. 比热容 D. 质量
【答案】C
【分析】根据吸热公式Q吸=cmΔt,质量相同的不同物质,升高相同温度时,比热容越大的物质吸收的热量越多。
【详解】A:密度是物质单位体积的质量,与物质的吸热能力没有直接关联,不符合题意。
B:电阻表示导体对电流的阻碍作用的大小,与物质的吸热能力没有直接关联,不符合题意。
C:水的比热容远大于土的比热容,相同质量的水和土升高相同温度时,水可以吸收更多的热量,满足大棚白天吸收更多太阳能量的需求,符合题意。
D:质量是物质的固有属性,与物质的吸热能力没有直接关联,不符合题意。
故选:C。
23、(2026九上•杭州月考)用相同的电加热器分别给质量相等的A和B两种液体加热(不计热量损失),如图所示的是它们的温度随加热时间的变化图像。下列说法正确的是( )
· A.液体A的比热容比B的大
· B.液体A与B的比热容之比为1:2
· C.加热相同时间,液体B吸收的热量比A吸收的热量多
· D.液体A和B升高相同的温度,A吸收的热量较多
【答案】B
【分析】A、B两种液体液体质量相等、初温相同,加热相同时间吸收的热量相同;A加热10min,B加热20min时A、B的末温相同,利用热量的计算公式分析即可。
【答案】AB、用相同的电加热器,加热相同时间,电加热器放出的热量相同,根据Q=cmΔt可知,在质量相等、升高相同的温度时,A的加热时间为10min,B的加热时间为20min,加热时间之比为1:2,吸收的热量之比为QA:QB=1:2。
A与B的比热容之比为cA/cB=QA/mΔt:QB/mΔt=QA:QB=1:2故A错误,B正确;
C、分别用两只完全相同的电加热器加热,相同的时间内吸收的热量相等,故C错误;
D、由图象可以看出,当升高的温度相同时,B的加热时间更长,说明B吸收的热量更多,故D错误。
故选:B。
24、(2026九上•宁波月考)根据表中数据,下列说法中,正确的是( )
物质
铁
铜
水
煤油
ρ(kg/m3)
7.9×103
8.9×103
1.0×103
0.8×103
c[J/(kg·℃)]
0.46×103
0.39×103
4.2×103
2.1×103
A.物体的密度越大,其比热容越小
B.1kg水温度由5℃升高到10℃吸收的热量小于它从50℃升高到55℃吸收的热量
C.煤油和水体积之比为2:1,吸收热量之比为12:5,则升高温度之比为3:1
D.初温、质量相同的铁块和铜块,吸收相同的热量后互相接触,内能从铁块转移到铜块
【答案】C
【详解】A、密度与比热容无必然反比关系。表中铜密度(8.9×103)大于铁(7.9×10³),但铜比热容(0.39×10³)小于铁(0.46×10³);而水密度最小但比热容最大,规律不成立,故A错误;
B、根据 Q=cmΔt,1kg 水升温均为 5℃(5→10℃与 50→55℃),c、m、Δt 相同,吸收热量相等,故B错误;
C、质量比:m煤:m水=(ρ煤V煤):(ρ水V水)=(0.8×2):(1.0×1)=8:5;
比热容比:c煤:c水=2.1:4.2=1:2;
温升比:Δt煤:Δt水=Q煤c煤m煤:Q水c水m水=121×8:52×5=1.5:0.5=3:1,故C错误;
D、c铁>c铜,同质量同吸热下,Δt铁<Δt铜,故末温t铁<t铜;接触时内能应从高温铜块转移到低温铁块,而非铁到铜,故D错误;
故选:C。
25、(2026九上•金华期中)如图为热水与冷水混合后的温度随时间变化的图像,不考虑热量散失,热水质量10kg,请回答下列问题:
(1)当冷、热水混合后,达到热平衡时的温度为______C。
(2)热水放出的热量与冷水吸收的热量______(选填“相等”或“不相等”)。
(3)由图可知,冷水的质量______(选填“大于”“小于”或“等于”)10kg。
【答案】(1) 40;(2) 相等;(3) 大于。
【详解】(1)热平衡温度:图像中温度曲线最终趋于水平的稳定值为 40℃,即混合后共同温度。
(2)热量关系:题目明确“不考虑热量散失”,根据能量守恒,热水放出的热量全部被冷水吸收,故Q放=Q吸。
(3)质量判断:由图可知热水初温约 70℃、末温40℃,Δt热=30℃,冷水初温约20℃、末温40℃(Δt冷=20℃)。根据cm热Δt热=cm冷Δt冷,约去比热容c得10×30=m冷×20,解得m冷=15kg,故冷水质量大于10kg。
26、(2026中考•杭州一模)如图为一个光滑的圆弧槽AA1和一段粗糙的水平面A1C相连接的装置。将质量为m、比热为c的金属块从A处静止释放,经过B点,最终停在C处。其中A点距离水平面的高度为h(空气阻力忽略不计)。
(1)金属块从A点滑到B点,金属块减小的重力势能________(选填“>”或“<”或“=”)金属块增加的动能;
(2)金属块运动的全过程中,若机械能全部转化为金属块的内能,则金属块升高的温度为_______(用字母表示)。
【答案】(1)>;(2)gh/c
【详解】(1)金属块在光滑的圆弧槽上滑动时,机械能守恒;在粗糙的水平面上滑动时,机械能减小,内能增加,因此金属块从A点滑到B点的过程中,有部分机械能转化成内能,金属块减小的重力势能大于金属块增加的动能。
(2)金属块的机械能总量是W=mgh,若机械能全部转化为金属块的内能,则Q=W。
由热量公式Q=cmΔt推导可得:Δt=Q/cm=mgh/cm=gh/c.
27、(2026九上•宁波期中)如图甲所示,用规格相同的电加热器分别给初温相同的a液体和b液体加热,已知b液体的质量是a液体的1.5倍。图乙为a、b两种液体的温度随加热时间变化的关系图象。
(1)加热液体后,为了记录实验数据,除图甲中的实验器材以外,还需要的一种测量工具是________。
(2)0~t1这段时间内,a液体吸收的热量________ (填“大于”、“等于”或“小于”)b液体吸收的热量。
(3)a液体与b液体的比热容之比是________ 。
【答案】(1)秒表;(2)等于;(3)3:2
【详解】(1)实验需要记录加热时间,因此需要秒表作为测量工具。
(2)使用规格相同的电加热器加热,相同时间内电加热器放出的热量相同,因此0~t₁这段时间内,a液体吸收的热量等于b液体吸收的热量。
(3)由图乙可知,0~t₁这段时间内,a、b两种液体升高的温度分别为Δtₐ=Δtᵦ=80℃-30℃=50℃。
由题意可知b液体的质量是a液体的1.5倍,即mᵦ=1.5mₐ,且0~t₁这段时间内a、b两种液体吸收的热量相同,即Qₐ=Qᵦ,根据Q=cmΔt可得:
camaΔta=cbmbΔtb
代入已知量推导比值:
ca/cb=mbΔtb/maΔta=mb/ma=3:2
28、(2026九上•浙江期中)电车余热回收技术是当前的一种新技术。当电池温度较低时,把电机或其他部件产生的余热通过冷却液循环进入包围电池的管道中对电池加热(其简化模型如图),使电池保持在适宜的工作温度范围,提高电池性能和续航能力。电池温度的变化取决于外部加热、自身制热、对外散热等因素,当环境温度低于电池工作的适宜温度时,工作电池与外界空气发生_______而降温,为维持工作电池的适宜温度,余热回收系统会被启动。若每分钟循环n次提供的总热量为Q,该车循环管内的冷却液总质量为m,其比热为c,则冷却液每次经过电池周围时温度至少下降_______。(用已知符号表示,不考虑热量损失)。实际应用过程,电动汽车相对于燃油车,其优点有_______。(写一点即可)
【答案】热传递;Q/nmc;无尾气排放(或运行成本低、噪音小、能源效率高,任写一点即可)
【详解】当环境温度低于电池适宜温度时,高温电池向低温空气热传递(主要通过对流和辐射)导致自身降温 。
每分钟总放热Q循环n次,则单次放热Q单次=Q/n;由公式Q单次=cmΔt得Δt=Q/ncm=Q/nmc。
电动汽车优点包括零尾气排放(环保)、能源转化效率高、运行及维护成本低、行驶噪音小、加速响应快等(任选其一)。
29、(2026九上•宁波期末) 小柯利用如图装置探究水和煤油的吸热性质,并得到了一组实验数据如下表。
物质名称
液体质量m/g
液体初温t1/℃
液体末温t2/℃
加热时间t/min
水
130
28.5
57
6.2
煤油
130
28.5
75
6.2
(1)除了图中显示的器材,完成此实验还需要天平和_________;
(2)实验中水和煤油放在同一个烧杯进行水浴加热的目的是_________;
(3)通过表格数据分析可知:质量相同的不同物质,吸收相同的热量时,升高的温度_________(填“相同”/“不同”);
(4)已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),则煤油的比热容为_________。
【答案】(1)秒表(或停表)
(2)使水和煤油在相同时间内吸收相同的热量
(3)不同
(4)2.6×103J/(kg∙℃)
【详解】(1)本实验用转换法,通过加热时间的长短反映物质吸收热量的多少,因此需要测量时间的工具,除图中器材和天平外,还需要秒表(或停表)。
(2)同一热源相同时间释放的热量相等,将水和煤油放在同一烧杯水浴加热,可保证二者在相同时间内吸收的热量相同,排除热源差异对实验的干扰。
(3)由表格数据可知,水和煤油质量、初温、加热时间均相同,加热时间相同代表吸收的热量相同,水的末温为57℃,升高温度为57℃−28.5℃=28.5℃;煤油末温为75℃,升高温度为75℃−28.5℃=46.5℃,因此二者升高的温度不同。
(4)相同加热时间内水和煤油吸收的热量相等,根据吸热公式Q=cmΔt可得:
c水mΔt水=c煤油mΔt煤油
c煤油=Δt水×c水/Δt煤油
=28.5℃/46.5℃×4.2×103J/(kg∙℃)
≈2.6×103J/(kg∙℃)
30、(2026九上•杭州月考)为研究不同物质的吸热能力,某同学用两个完全相同的酒精灯,分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热,如图1,分别记录加热时间和升高的温度,根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像,如图2所示。
(1)要使甲、乙升高相同的温度,应给______加热更长的时间,这说明______的吸热能力强些。
(2)如果已知甲的比热容是1.8×103J/(kg•℃),则乙的比热容是______J/(kg•℃)。
【答案】(1)乙;乙;(2)2.4×103;
【分析】(1)加热相同的时间,吸收热量的多少是由酒精灯火焰的大小决定的,酒精灯相同,吸收的热量就是相同.
(2)升高相同的温度,我们可以在纵轴上取一相同的温度,做横轴的平行线,看谁的加热时间长,谁的比热容就大.
(3)根据Q吸=cm(t-t0)可知在质量和吸收热量相同时,比热容和温度的变化值成反比,据此求出乙的比热容.
【详解】(1)由图可知,甲和乙升高相同的温度,如都升高30℃,温度升到40℃,甲需要的时间是3min,乙需要的时间是4min,乙需要更长的加热时间,这也就说明了乙的吸热能力强一些.
(2)根据Q吸=cm(t-t0)可知在质量和吸收热量一定时,温度的变化值和比热容成反比.
我们可以取相同的加热时间4min,用相同的酒精灯加热4min,甲和乙吸收的热量就是相同的,甲的温度变化值为50℃-10℃=40℃,乙的温度变化值为40℃-10℃=30℃,
跟据Q吸=cm(t-t0)
得:c甲m△t甲=c乙m△t乙,
乙的比热容c乙=40℃/30℃×1.8×103J/(kg•℃)=2.4×103J/(kg•℃)。
31、 (2026九上•湖州期中)蓄冷剂是食品运输和保鲜过程中的重要降温试剂。小科为了比较A、B两种蓄冷剂的蓄冷效果,进行了如下的实验探究:
①将质量均为100g的两种蓄冷剂分别装入完全相同的冰袋中,标明A、B,放入冰箱中冷冻为温度相同的固体。
②在容器1、2中分别加入质量为500g且温度相同的水,将冰袋从冰箱中拿出放入水中,并用隔热材料密封。
③通过温度传感器每隔一定时间测量蓄冷剂及水的温度。
如图是记录的A、B两蓄冷剂及容器①、②中水的温度随时间的变化曲线。
(1)0-t1,水和蓄冷剂之间发生热传递,其热传递方向为______;
(2)t1-t2,容器①中水温降低10℃,若热量全部被冰袋吸收,每克蓄冷剂A吸收的热量为______J;
(3)若运输路程较长,配送蛋糕时,选择蓄冷剂______更好,理由是______。
【答案】(1)从水到蓄冷剂;
(2) 210;
(3)B;B 比热容较大(或升温慢),相同条件下能吸收更多热量,维持低温时间更长,适合长途运输。
【详解】(1)0-t₁阶段,蓄冷剂刚从冰箱取出温度低于水,热量自发从高温的水传向低温的蓄冷剂 。
(3) 水放出热量Q放=c水m水Δt=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×10℃=2.1×104J,
全部被100g蓄冷剂A吸收,则每克吸热2.1×104/100=210J。
(3)长途配送需长时间恒温保鲜。由图像规律可知(通常 B 曲线升温更缓),B 蓄冷剂比热容大或熔化平台期长,吸热后升温慢,能持续更久维持低温环境;A 虽降温快但持冷时间短,适合短时急冷 。
32、(2026九上•绍兴期中)如图是小明学习了热量与比热容之后,对探究“不同物质吸热能力”和“不同燃料燃烧放热能力”的实验设计的装置图:
(一)在“探究物质的吸热能力”实验中,将A和B两种液体分别装在两个相同的烧杯中,两杯液体的质量相同。用两个相同的酒精灯加热,每隔2min记录一次温度。
(1)实验中,可以通过比较______(选填“升高的温度”或“加热时间”)来反映两种液体吸收热量的多少。
(2)由图象可知,A、B两种液体的比热容之比是______。
(二)在“不同燃料燃烧放热能力”的实验中,如图2:
(3)燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过______(选填“温度计示数变化”或“加热时间长短”)来反映的。
(4)在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了。为避免这种情况的出现,请对该组提出一条改进建议______。
【答案】(1) 加热时间;(2) 1:2;(3) 温度计示数变化;(4) 增加烧杯中水的质量(或减少燃料的质量) 。
【详解】(1)在“探究物质吸热能力”实验中,利用相同热源加热,加热时间长短直接反映吸收热量多少(转换法);
(2)当质量相同、升高温度相同时,比热容与加热时间成正比,由常见图象数据(A 用时4min、B用时8min 升高相同温度)可得比热容之比为1:2。
(3)放热实验逻辑:在“比较燃料放热能力”实验中,需控制燃料质量相同,通过温度计示数变化反映水吸收热量的多少,进而比较燃料放热能力;
(4)若水过早沸腾导致无法记录完整温升,可通过增加水的质量或减少燃料质量来延长加热过程,确保燃料燃尽前水未沸腾。
33、(2026九上•嘉兴期中)有一机器发动机用水做冷却剂,已知机器工作一段时间,把5千克的水温度从20℃上升到25℃。请回答下列问题:
(1)选择用水做冷却剂是因为__________________________;
(2)这给发动机冷却降温的过程中,水的内能__________(选填“增加”、“减小”或“不变”);
(3)求这段时间水吸收的热量。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]。
【答案】(1)水的比热容较大(2)增加(3)1.05×105J
【详解】(1)水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,升高相同的温度时,水吸收的热量多,所以常用水给汽车发动机降温。
(2)在发动机冷却降温过程中,水的温度升高,而物体的内能与温度有关,温度升高,内能增加。
(3)水吸收的热量计算公式为Q吸=c水mΔt,其中c水=4.2×103J/(kg•℃),m=5kg,Δt=25℃−20℃=5℃,代入得:
Q吸=4.2×103J/(kg•℃)×5kg×5℃=1.05×105J
34、(2026九上•杭州期末)湿地被称为“地球之肾”,能调节空气的湿度和温度,其中能调节温度主要是因为水的( )
A.热值大 B.密度大 C.流动性大 D.比热容大
【答案】D
【详解】A、“热值”是燃料完全燃烧放出热量与质量的比值,水不是燃料,不存在热值,因此A错误。
B、“密度大”与温度调节无直接关联;因此B错误。
C“流动性大”并非调节温度的主要因素;因此C错误。
D、湿地能调节温度是因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,吸收或放出相同的热量,水的温度变化小,可使周围环境温度更稳定;因此D正确。
故选:D。
35、(2026九下•浙江开学考)如图为某火力发电站示意图,燃料在锅炉中燃烧释放能量,其中可选燃料包括褐煤、烟煤和煤泥等。要对比等质量燃料完全燃烧产生的内能,需查阅燃料的( )
A.密度 B.热值 C.比热容 D.着火点
【答案】A
【详解】A、热值:定义为单位质量燃料完全燃烧释放的热量(q=Q/mq=Q/m),直接决定等质量不同燃料产生内能的多少,是燃料固有特性。
B、密度:反映单位体积质量,与燃烧放能无直接关系。
C、比热容:描述物质吸放热升温能力,非燃烧放热指标。
D、着火点:指燃料起火最低温度,不涉及放热总量。
故选:A.
36、(2026中考•浙江一模)如图所示,某同学用天然气灶给水壶中的水加热,下列说法正确的是( )
A.燃气的化学能全部被水壶内的水吸收 B.水的内能增加是通过热传递来实现的
C.天然气在使用过程中热值逐渐变小 D.水壶内水的比热容随温度升高而增大
【答案】B
【详解】A、燃气燃烧时,化学能转化为内能,但这些内能会有大量散失到空气中、被水壶吸收等,不可能全部被水壶内的水吸收,存在能量损失。A错误。
B、用天然气烧水时,火焰的热量通过热传递的方式转移到水和水壶上,使水的内能增加,这是热传递改变物体内能的典型实例。B正确。
C、热值是燃料的一种固有特性,只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关,因此天然气在使用过程中热值不会发生变化。C错误。
D、比热容是物质的一种特性,只与物质种类和状态有关,与温度、质量等无关,因此水壶内水的比热容不会随温度升高而增大。D错误。
故选:B.
37、(2026九上•杭州期中)下列关于燃料的热值说法正确的是( )
A.燃料燃烧越充分,其热值越大
B.燃料的热值越小,完全燃烧放出的热量越少
C.一瓶酒精用去一部分,剩余酒精的热值将减小
D.焦炭的热值是3.0×107J/kg,完全燃烧1kg焦炭能放出3.0×107J的热量
【答案】D
【详解】AC、热值是燃料的特性,其大小仅与燃料的种类有关,而与燃料的质量和燃烧程度无关,因此燃料燃烧是否充分、酒精用去一部分都不会改变热值,故A、C选项错误。
B、根据Q放=mqQ放=mq可知,燃料完全燃烧放出的热量与热值、质量两个因素有关,仅热值小无法判断放出热量的多少,故B选项错误。
D、焦炭的热值是3.0×107J/kg,完全燃烧1kg焦炭放出的热量为:
Q放=mq=1kg×3.0×107J/kg=3.0×107J
因此D选项正确。
故选:D。
38、(2026九上•杭州月考)汽车行驶时需要消耗燃料(如汽油),燃料中储存的能量属于( )
A.热能 B.光能 C.电能 D.化学能
【答案】D
【详解】燃料(如汽油)燃烧过程中是化学能转化为内能,所以燃料中储存的能量是化学能。故D正确,ABC错误;故选:D。
39、用研钵将约20g氢氧化钡[Ba(OH)2]晶体磨成粉末,倒入小烧杯中。在一玻璃片上洒上少量水,并将小烧杯放在玻璃片上。再向小烧杯中加入约10g氯化铵[NH4Cl]晶体,用玻璃棒迅速搅拌后静止片刻,提起小烧杯。下列对下图实验现象的观察和分析中,正确的是( )
A. 该反应为吸热反应 B. 该反应和燃烧一样是放热反应
C. 反应过程中,化学能转化为热能 D. 用手触摸杯壁,能感觉到发热
【答案】A
【详解】A、实验中提起小烧杯时底部玻璃片与烧杯粘连,说明玻璃片上的水因温度降低结冰,证明反应吸收热量,属于吸热反应,说法正确。
B、该反应为吸热反应,燃烧属于典型的放热反应,二者热效应完全不同,说法错误。
C、该反应为吸热反应,反应过程中热能转化为化学能储存在生成物中,并非化学能转化为热能,说法错误。
D、反应吸收热量会使烧杯温度降低,用手触摸杯壁会感觉到发凉,不会感觉到发热,说法错误。
故选:A。
40、科学课上,老师向大家演示了两个化学反应实验。
(1)实验一中,将混有氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的烧杯放在玻璃板上,快速搅拌玻璃棒后静止片刻,提起小烧杯,发现玻璃板粘在烧杯底部一起提起。可见,氢氧化钡和氯化铵反应能______(选填“吸收”或“放出”)热量。
(2)实验二中,生石灰是氧化钙的俗称,写出氧化钙的化学式______。生石灰与水反应会放出大量的热。将气球中的生石灰倒入水中一段时间后,观察到的现象有______。
【答案】(1)吸收
(2)CaO;气球先变大后变小
【详解】(1)氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应后,玻璃板粘在烧杯底部一起提起,说明反应后水结冰,因此该反应吸收热量。
(2)氧化钙中钙元素化合价为+2价,氧元素化合价为-2价,因此氧化钙的化学式为CaO。
生石灰与水反应会放出大量的热,装置内气体受热膨胀,气球变大;等热量散失之后,装置内温度降低,气体收缩,气球变小,因此观察到的现象是气球先变大后变小。
41、(2026中考•杭州二模)“走马灯”是中国传统动态花灯,其工作原理是:点燃底部的蜡烛,产生的热气流驱动顶部的叶轮转动,从而带动轮轴上的剪纸转动,在四周的纸屏上投射出动态的影像。
(1)走马灯工作时,以叶轮为参照物,剪纸是___________的。
(2)走马灯工作时,其内部空气流动方向正确的是( )
A. B. C.D.
(3)在改进走马灯时,为了减轻底座携带燃料的质量,同时又要保证完全燃烧释放出相同的总热量,同学们建议应选择___________ 更大的燃料来替代普通蜡烛。
【答案】(1)静止;(2)A;(3)热值。
【详解】(1)走马灯工作时,以叶轮为参照物,剪纸相对于叶轮的位置没有发生变化,所以剪纸是静止的。
(2)点燃走马灯内的蜡烛,加热烛焰上方的空气,气体温度升高,气体的密度变小,热空气就会向上运动,运动的热空气推动纸风车和固定在转轴上的纸马转动,周围的冷空气过来填充热空气原来的位置,使空气形成对流。故应选A。
(3)热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时,释放出的热量越多,所以在改进走马灯时,应选择热值更大的燃料来替代普通蜡烛。
42、(2026九上•杭州期末)小金家自来水温度为20℃,他把燃气热水器输出热水的温度设定为40℃。某次用热水40kg,这些热水吸收的热量是_________J;若热水器加热效率为84%,则需要完全燃烧_________的天然气。(c水=4.2×103J(kg·℃),q天然气=4.0×107J/m3)
【答案】3.36×10⁶J;0.1 m³。
【详解】水吸收热量计算:Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×40kg×(40℃−20℃)=3.36×106J天然气燃烧体积计算:由效率η=Q吸/Q放得Q放=3.36×106J/0.84=4.0×106J;再
由Q放=Vq(取q=4.0×107J/m3)得V=4.0×106/4.0×107=0.1m3。
43、(2026九上•金华期中)为探究不同物质的吸热能力,小科用两个完全相同的酒精灯,分别给质量和初温都相同的a、b两种液体同时加热,分别记录加热时间和升高的温度,根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像,如图乙所示(不考虑热量的散失);
(1)实验中,如果要使a、b两种液体最后的温度相同,a液体的加热时间___________ (选填“大于”、“小于”或“等于”)b液体的加热时间;
(2)实验表明,___________ (选填“a”或“b”)吸热的能力更强;
(3)小科想用如图丙所示装置测酒精的热值,加热前酒精灯的质量为m1,加热一段时间后变为m2;烧杯中液体的质量为M,初温为t1,末温为t2,烧杯中液体的比热容用c表示;请你帮助小科用以上符号写出酒精热值的表达式:___________;小科测算后发现,测量值比课本中的“标准值”小很多,请你写出一条可能的原因:___________。
【答案】(1) 小于;(2) b;(3) 表达式:cM(t2−t1)/(m1−m2);原因:存在热量散失(或酒精未完全燃烧)。
【详解】(1)根据乙图可知,当a、b两种液体升高相同的温度时,b需要加热的时间长,吸收的热量多,即a液体的加热时间小于b液体的加热时间。
(2)由于质量相同的a、b两种液体,升高相同的温度,b需要加热的时间长,吸收的热量多,则说明b液体吸热能力强。
(3)不考虑热量的散失,加热前后烧杯中液体吸收的热量与燃烧酒精放出的热量相等为
Q放=Q吸=cM(t2-t1)
消耗酒精的质量为m=m1-m2
则酒精热值为q=Q放/m=cM(t2−t1)/(m1−m2)。
测量值偏小主要因热量散失到环境或酒精未完全燃烧,导致水吸收热量小于酒精理论放热量 。
44、(2026九上•台州期末)如图是科学小组为测定花生仁所含的能量,设计的甲、乙、丙三套实验装置。
(1)相比较于乙,甲装置的缺点是___________。
(2)用乙图装置可有效克服甲组的困难,但测得的数据是否就是花生仁所含的实际能量值呢?实验小组展开进一步实验与探究。
【初步测定】查看实验报告时发现第三组中有一数据缺失。根据其余数据推算,可知该数据为___________。(已知:水的比热为
组别
种子质量/g
试管中水加热前水温/℃
试管中水加热后水温/℃
试管中水体积/mL
吸收能量/J
1
1
20.4
68.5
5
1010.1
2
1
20.7
70.9
5
1054.2
3
1
21.1
5
1052.1
【查阅资料】每克花生种子实际含有能量23528J。
【实验改进】分析了导致测量值与实际值之间巨大差异的原因后,同学们设计了如图丙所示的装置。其中通入氧气的目的是___________。
【观察记录】为测得花生仁燃烧释放的所有能量,根据丙图的实验设计,除了需要测量上述表格中的数据、烧杯中水的质量外,还需测量烧杯中水的___________。
【继续完善】通过改进实验,测得每克花生种子所含能量为11848J,但与实际所含能量依然存在很大差异,于是同学们进一步完善改进实验……
【答案】(1) 热量散失多,实验误差大;(2) 71.2;(3)使花生仁充分燃烧;(4)初温和末温。
【详解】(1)甲装置缺点:甲为开放环境,无保温措施,花生仁燃烧释放的热量大量散失到空气中,导致水吸收的热量偏少,测量值远低于实际值且误差大;乙装置加装易拉罐等保温结构,显著减少热散失 。
(2)缺失数据推算:由第 1、2 组数据可知,5mL 水每升高 1℃吸收热量为1010.1÷(68.5−20.4)=21J=21J或1054.2÷(70.9−20.7)=21J。第3组吸收1052.1J,温升为1052.1÷21=50.1℃,故加热后水温为21.1+50.1=71.2℃。
(3)通入氧气目的:氧气助燃,确保花生仁充分燃烧,尽可能完全释放化学能,减少因燃烧不充分造成的能量测量偏低。
(4)需补充测量量:丙装置利用双层水浴收集热量(试管内水 + 烧杯内水),除水的质量外,必须测量烧杯中水的初温和末温以计算其吸收的热量,从而汇总总释放能量 。
45、(2026九上•杭州期中) 如图甲所示,1标准大气压下,普通煤炉把壶内20℃,5kg水烧开需完全燃烧一定质量的煤,此过程中,烧水效率为28%,为提高煤炉效率,浙江大学创意小组设计了双加热煤炉,如图乙所示,在消耗等量煤烧开壶内初温相同,等量水的过程中,还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃,q煤=3×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg·℃) ,以上过程中,请问:
(1)普通煤炉将5kg的20℃水烧开需要吸收多少热量?
(2)普通煤炉完全燃烧煤的质量有多大?
(3)双加热煤炉的烧水效率有多大?
【答案】(1)1.68×106J(2)0.2kg(3)42%
【详解】(1)1标准大气压下水的沸点为100℃,把壶内20℃,5kg水烧开,水吸收的热量:
Q吸=c水m水△t1=4.2×103J/(kg℃)×5kg×(100℃﹣20℃)=1.68×106J;
(2)普通煤炉的烧水效率为28%,由η=Q吸/Q放可得煤完全燃烧放出的热量:
Q放=Q吸/η=1.68×106J/28%=6×106J,
由Q放=mq可得普通煤炉完全燃烧煤的质量:
m煤=Q放/q煤=6×106J/(3×107J/kg)=0.2kg;
答:普通煤炉完全燃烧煤的质量为0.2kg;
(3)由题可知,双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20℃加热至40℃,
则炉壁间水吸收的热量:
Q吸′=c水m水′△t2=4.2×103J/(kg℃)×10kg×(40℃﹣20℃)=8.4×105J,
而壶内水的初温、末温以及质量均不变,则壶内水吸收热量不变,
所以,双加热煤炉中水吸收的总热量:
Q吸总=Q吸+Q吸′=1.68×106J+8.4×105J=2.52×106J;
由题意可知,双加热煤炉与普通煤炉消耗煤的质量相等,则这些煤完全燃烧放出的热量不变,
所以,双加热煤炉的烧水效率:
η′=Q吸总/Q放×100%=2.52×106J/(6×106J)×100%=42%.
答:双加热煤炉的烧水效率为42%.
46、(2026九上•杭州月考)工作人员采取了部分页岩气样品,经初步检测该页岩气样品中的天然气含量为90%,为了确定其中是否还含有其它可燃性成分,现在在实验室进一步对其进行热值测试:假设所取样品气体的体积为1L,用它烧水,使得1kg的水温度升高了5℃,已知检测所用的烧水炉的效率为70%,天然气的热值为4.0×107J/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3)请根据以上信息计算:
(1)检测过程中,水吸收的热量是多少?
(2)检测过程中,页岩气样品所释放的热量是多少?
(3)该页岩气样品的热值为多少?
【答案】(1)2.1×104J;(2)3×104J;(3)3×107J/m3。
【详解】
(1)水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×5℃=2.1×104J
(2)页岩气样品所释放的热量:
Q放=Q吸/η=2.1×104J/70%=3×104J;
(3)1L=1dm3=1×10−3m3,所以该页岩气样品的热值:
q=Q放/V=3×104J/1×10−3m3=3×107J/m3。
答:(1)检测过程中,水吸收的热量是2.1×104J;
(2)检测过程中,页岩气样品所释放的热量是3×104J;
(3)该页岩气样品的热值是3×107J/m3。
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